遼寧省綏中縣永安堡盆地火山活動旋回和火山構造特征

張小勇 陳德兵 宋 鵬 王慶喜 李永紅

（1.核工業240研究所；2.中核（沈陽）科技有限公司）

遼西地區中生代火山造山運動強烈，火山活動劃分為早侏羅世興隆溝期、中侏羅世藍旗期、白堊世義縣期3個火山旋回，永安堡盆地為白堊世義縣期火山旋回背景下形成的產物，具有噴發范圍廣、持續時間久的特點，為遼西地區典型破火山口構造之一。永安堡火山盆地跨越遼寧、河北兩省，主要位于遼寧省綏中縣西部，盆地西部涉及河北省青龍縣。盆地平面上呈近東西向橢圓狀，東西長約為38 km，南北寬約為19 km，面積為700 km2，由2個破火山及蓋頂侵出穹隆疊置而成。地形地貌屬于燕山山脈東段，主要為中—低山區，海拔高度在400~1 100 m。

1 永安堡火山盆地特征

1.1 基底

永安堡盆地位于山海關穹隆之上，基底巖石（圖1、表1）包括上太古界遵化巖群的牛心山片麻巖、山海關花崗巖、溫杖子花崗巖，分布在和尚房子、明水鄉、山海關一帶。

1.2 盆地蓋層

永安堡盆地蓋層由侏羅系髫髻山組和白堊系的義縣組組成，見表1。

（1）髫髻山組分復成分礫巖段和安山巖段，沿盆地西北部、西南部邊緣零星分布。復成分礫巖段礫石成分主要為石英、花崗巖和少量脈巖，礫徑為0.50~20 cm，膠結物為砂質和泥質，厚度變化大；安山巖段為深紅色安山巖、斑狀安山巖夾流紋質凝灰角礫巖、安山集塊巖。

（2）義縣組分2個巖性段：一段（K1y1）為裂隙式火山噴發堆積，下部以灰紫色、灰色、灰綠色、深灰色氣孔杏仁狀粗安巖、粗面巖、英安巖構成的多個熔巖流，下部夾有粗安質與英安質角礫巖或集塊巖和粗安質熔結凝灰巖，與下伏白旗組地層呈噴發不整合接觸，厚50~800 m；二段（K1y2）為中心式破火山口噴發堆積，上巖性為灰紫色、暗紫色石英粗面質、流紋質（含角礫）熔結凝灰巖為主，局部夾有球粒流紋巖，上部相變為淺灰色、灰白色、灰綠色流紋質凝灰巖。與下伏一段地層呈噴發不整合接觸，厚度變化較大，最大厚度達750 m。

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2 早白堊世義縣期火山活動旋回

該旋回由義縣組地層組成，火山活動強烈，噴發物堆積厚度大，巖性主體為流紋質和石英粗面質熔結凝灰巖、角礫凝灰巖、凝灰巖和粗面巖、流紋巖及流紋質玻璃巖。角度或微角度不整合于前侏羅紀地質體及髫髻山組之上?；鹕交顒油砥跐摶鹕郊盎鹕健秩霂r漿活動過程中伴有內生金屬礦產及放射性礦產?；鹕交顒泳叨嚯A段特征，據火山機構之間的疊置關系，研究分析火山活動強度、火山巖及沉積物的地質特征、盆地塌陷強度、盆地演化等因素后（圖2），可進一步分為2個亞旋回，二者火山巖呈噴發不整合接觸。

下亞旋回包括2個火山活動期，主體為一套粗面質、粗面英安巖質火山巖系，局部發育火山泥石流堆積，火山活動以溢流式為主，火山機構類型為裂隙—中心式。上亞旋回包括3個火山活動期，火山活動以中心式強烈爆發為主，形成大規模的浮巖流堆積。主體巖性為流紋質熔結凝灰巖及石英粗面質熔結凝灰巖，火山機構類型為中心式破火山，破火山中晚期侵出巖穹發育。永安堡盆地以石英粗面質和堿性流紋質熔結凝灰巖交替堆積為特征，堆積最大厚度大于2 830 m，形成2個大型破火山。

3 火山構造特征

火山構造系指一定時間、一定空間內形成的與火山作用有成因聯系的各種產物及其構造的總和。本區區域火山構造屬大興安嶺—燕山中生代巖漿活動帶，發育永安堡火山噴發盆地和次一級的龍門山破火山、南背陰山破火山（圖3）［1?2］。

3.1 龍門山破火山

該破火山位于永安堡火山噴發盆地東部，由早白堊世義縣旋回火山巖組成。平面上呈一近東西向橢圓狀，東西長約為21 km，面積約為400 km2，受東西向斷裂控制?；讕r石為太古宙變質巖系。該破火山具有獨特的地貌景觀，表現為清晰地環狀山脊（R1、R2、R3、R4），顯示了破火山的大致輪廓。破火山邊緣環狀巖墻圍成的橢圓形輪廓，清晰的勾繪了破火山邊界，限定了火山活動產物的分布，內環巖墻反映了破火山口的位置。

3.2 南背陰山破火山

該破火山位于龍門山破火山西部，由早白堊世義縣旋回火山巖組成。平面上呈一近南北向橢圓狀，東西長約為15 km，南北寬約為20 km，面積約為300 km2，受東西向斷裂和北東向控制?；讕r石為太古宙變質巖系。破火山東部多個半環狀巖墻的發育（R5、R6、R7），清晰顯示了破火山的大致輪廓，邊緣環狀巖墻圍成的橢圓形輪廓，清晰地勾繪了破火山邊界，限定了火山活動產物的分布，中心圓狀斑巖體反映了破火山口的位置。

3.3 堆積序列

上述2個火山機構由義縣組火山巖系構成，主要為一套酸性火山碎屑巖，不整合于太古宙變質巖上。底部為暗紫紅色砂礫巖、砂巖、安山巖和流紋質凝灰巖；中部主要為流紋質熔結凝灰巖，少量流紋巖、沉凝灰巖和細砂巖；上部為堿性流紋質熔結角礫凝灰巖、熔結凝灰巖及少量堿性流紋巖。堆積層序外老內新，呈環狀、半環狀圍繞破火山中心分布，堆積序列反映火山活動經歷了2個主要噴發階段。

3.4 巖性巖相特征

該火山已遭受較強剝蝕，所保留巖相類型主要有火山碎屑噴溢相、噴發沉積相、潛火山巖相和火山—侵入相。噴溢相分布局限，早期階段為安山巖、且為水下堆積，發育較好的枕狀構造和熔積巖，反映永安堡盆地火山活動時已是一個拗陷沉積盆地；晚期階段為堿性流紋巖，巖流規模很小，分布于火口附近。噴發沉積相發育在永安堡一帶，主要巖性為細砂巖，凝灰質砂巖和沉凝灰巖；潛火山巖主要為堿性流紋斑巖、正長斑巖、石英正長斑巖，呈半環狀巖墻產出；火山侵入相為堿性花崗巖和堿性花崗斑巖，分布于破火山中心或呈巖墻分布于火山邊部。不同巖相在空間配置上具有規律性，以火山侵入相堿性花崗巖為中心，向外依次為火山碎屑溢流相、環狀巖墻、噴發沉積相。這些巖相有規律的組合形式清晰地反映了破火山的整體輪廓。

3.5 火山斷裂及蝕變礦化

該火山機構斷裂發育，主要表現為環狀、半環狀或席狀巖墻。自外向內有四條之多，巖墻為堿性花崗斑巖、正長斑巖和石英正長斑巖。反映火山活動過程中火山曾發生過多次沉陷。與這些環狀斷裂有關的蝕變和礦化較發育，主要有硅化、鉀長石化、螢石化和黑云母化。礦化類型有錫石、黃鐵礦及黃銅礦等，其中錫石是主要的礦化。

4 火山活動過程恢復

早白堊世時期，永安堡處于山間洼地構造環境，堆積了一套河湖相碎屑沉積巖，隨著拗陷的加劇，最終導致基底破裂，發生火山噴發。首先溢出少量安山質巖漿，繼之是堿性巖漿的強烈爆發，形成火山碎屑物的空降堆積和火山碎屑流堆積。大量火山物質噴出后，火山活動暫時停息，但由于高位巖漿房部分被抽空，在重力作用控制下，在拗陷盆地與隆起基底的轉折部位發生斷裂，使火山整體發生沉陷，在洼陷較深的火山中心沉積了一套砂巖和沉凝灰巖。經過短暫的停息后，火山再次強烈爆發，首先在火山中心形成堿性流紋質熔結凝灰巖。然后發生階段性塌陷，正長質巖漿沿環狀斷裂填充，形成多層環狀巖墻，這些巖墻清晰地勾繪出了破火山的輪廓。這些堿性流紋質巖漿爆發后，火山活動強度明顯減弱，有少量堿性流紋巖和堿性流紋質潛火山巖發育。最后火山再次發生整體沉陷，堿性流紋質巖漿沿著盆地邊緣半環狀斷裂和火山中心侵入，形成外環巖墻和火山中心式侵入體，標志著火山活動基本結束。火山期后，山海關隆起總體處于上隆狀態，火山遭受風化剝蝕及構造破壞。殘存目前已達中深剝蝕程度的火山機構面貌。

5 鈾礦化特征

永安堡火山盆地內共發現鈾礦化點5個，鈾異常點41個，這些鈾礦化（異常）規律明顯，主要分布于破火山口附近潛火山巖脈及火山巖接觸斷裂蝕變帶之中［3］，整體受破火山環狀構造控制，潛火山巖脈體與圍巖接觸面普遍存在赤鐵礦化、硅化、黏土化和零星的螢石化、黃鐵礦化等熱液蝕變現象。前人測得盆地存在2個階段鈾成礦期，主要成礦期富鈾礦體的U?Pb年齡為121 Ma，次要成礦期U?Pb年齡為76 Ma，這與粗安巖、流紋斑巖及正長斑巖的活動時間大致一致，說明鈾與早白堊世火山巖為同一巖漿源。多數鈾異常的分布與燕山晚期潛火山巖的侵入關系密切，一般鈾異常發育地段潛火山巖集中出現［4?5］。斷裂構造不僅控制了堿性脈體產出特征，也為鈾的運移和富集提供了一定的空間。

6 結 論

（1）早期近東西向斷裂構造帶為太古代花崗巖凸起上發育的1條基底斷裂帶，不僅控制著盆地的產出規模和形態，而且溝通著深部基巖。

（2）早白堊世義縣期火山活動具有多階段噴發與沉陷特征，下亞旋回裂隙式火山噴發為次級破火山環形構造的發育奠定了基礎；上亞旋回3次火山中心式爆發晚期有利于潛火山巖沿裂隙大規模充填。

（3）破火山邊緣環狀巖墻清晰的勾繪了破火山邊界，限定了火山活動產物的分布，鈾礦化圍繞巖墻呈環狀展布。

（4）盆地內太古代古老結晶基底、早白堊世火山巖蓋層及晚期堿性潛火山巖中普遍鈾含量較高，鈾源體充沛。破火山環狀巖墻與火山巖碎裂接觸面熱液蝕變強烈，往往存在較為集中發育的鈾礦化（異常）。