Question

　火山岩岩石学及岩相学特征

Answer 1

诺尔特地区火山岩以石炭纪火山岩为主，其次为泥盆纪火山岩。泥盆纪火山岩主要分布于该区北部忙代恰及中蒙边境一带，岩性主要有流纹岩、碎斑熔岩、凝灰岩、晶屑凝灰岩等。以下主要对区内分布广泛的石炭纪火山岩进行讨论。

3.3.1　岩石学特征

诺尔特地区石炭纪火山岩岩石学特征如下（表3-2）：

表3-2　诺尔特地区石炭纪火山岩与陆、海相火山岩特征对比表

（1）火山岩均呈面型分布，且面积较小，区域背景为西伯利亚板块南缘近板内一侧，区域地质演化已经进入新陆壳演化阶段，大规模造山运动结束，陆壳抬升。

（2）火山岩基本上无变质，为正常的火山岩系，少见钠长石化蚀变交代现象，仅在阿克提什坎、库马苏及阔科依达拉斯等地部分碎斑熔岩中有钾长石被钠长石交代现象，可能为矿化区热液蚀变所致；钠长石少见，仅在阿克提什坎的玻质、霏细质碎斑熔岩中见钠长石；斜长石成分变化小，基本为更－中长石，以更长石为主。

（3）火山岩以中酸性为主，主要为酸性火山岩，SiO₂含量55.95%～78.84%，颜色为黄褐色、灰黑色，w（Fe₂O₃）/w（FeO）范围为0.2～3.8。

（4）未见海相化石，与火山岩共生的沉积岩粒度变化大，从粉砂岩到砂岩及至砾岩，在托格尔托别见一层厚约5m的砂砾岩，白色石英砂砾颗粒约1cm×2cm，磨圆度好，在其他火山岩剖面中未见。

（5）火山岩与下伏地层的接触呈假整合，由于后期挤压作用，火山岩片理化较强。

（6）未见枕状构造。

（7）火山碎屑岩中火山碎屑比例大，在托格尔托别，集块岩中集块含量最大可达70%～90%，火山角砾岩中角砾含量一般均大于50%；凝灰岩中晶屑及岩屑的含量最多也达30%；阔科依达拉斯的火山角砾岩中角砾含量在50%左右；在阿克提什坎及库马苏等地，凝灰岩中晶屑含量达15%～25%。

（8）火山碎屑岩分选性差，韵律性差，不具备海相火山岩剖面下部粒度粗上部粒度细的特点。

（9）长石主要为高温长石，钾长石主要为透长石，斜长石主要为高温更长石；钾长石的有序度、三斜度及斜长石的有序度较低。

（10）脱玻化现象明显，且脱玻化球粒量多且粒径较大，一般可大于0.1mm。

可见，诺尔特地区火山岩的特点与陆相火山岩的特点是基本一致的，火山喷发环境为陆上环境。这与区域构造演化也是相符合的，泥盆纪－石炭纪，诺尔特地区正处于固结期→弛张期→活化期这样一个过渡时期，部分地区已经抬升出水面，部分地区可能还有残留的海水，这一时期该区形成上叠火山盆地，之后陆壳进一步抬升，早石炭世后，诺尔特地区未见沉积。

3.3.2　岩相－岩石学特征

诺尔特地区石炭纪火山岩属于陆相火山岩，采用陆相火山岩分类标准（陶奎元等，1994），区内石炭纪火山岩主要有4种火山岩相：喷溢相、降落相、侵出相、火山喷发沉积相。

（1）喷溢相

喷溢相是粘度较低的液态（玄武质）岩浆或被挥发分饱和（安山质、流纹质）岩浆从火口喷溢出，在地表有较强的移动能力的熔岩。在诺尔特地区的托格尔托别、阔科依达拉斯等地，均产出有厚度较大的流纹岩层，呈熔岩被或熔岩流的形态产出，流纹岩具有典型的流纹（流带）构造，流带、流纹表现为具有不同特征的条带，彼此平行排列成细小的线状纹理。不同条带在结构上（玻璃质结构、霏细质结构、微晶结构、玻基斑状结构）、脱玻或重结晶程度上有一定的差异，流纹往往由粉末状金属氧化物（褐铁矿）、雏晶呈线状堆积排列而成。

流纹岩中的火山玻璃具有较强的脱玻化与重结晶作用。脱玻化作用产生的脱玻结构主要表现为梳状脱玻结构（脱玻化形成的长英质纤维状体，沿火山碎屑物或晶屑的边界呈单层或多层状排列）及霏细状脱玻结构（脱玻化形成的长石和石英，呈他形粒状紧密相嵌而成，颗粒细小，一般小于0.05mm）。另外，火山玻璃在脱玻化的基础上，发生重结晶作用，呈现镶嵌结构，颗粒界线清楚，可以区别出矿物种属。

此外，在托格尔托别以及阔科依达拉斯，流纹岩中含有不同程度的粉砂岩角砾及熔岩角砾。火山角砾岩及集块岩中，胶结物有的为凝灰质，有的则为熔岩胶结，碎屑物从角砾到集块，形态复杂，既有粉砂岩角砾、集块，又有熔岩角砾、集块。上述角砾岩、集块岩反映了从爆发相向喷溢相过渡的特点。

（2）降落相

本区降落堆积物中碎屑物主要由晶屑、玻屑及岩屑等组成，构成各种凝灰岩或火山角砾凝灰岩。晶屑凝灰岩、玻屑凝灰岩、晶屑玻屑凝灰岩在各个剖面均有出露，分布范围广，一方面反映了远源特点，另一方面也说明了酸性岩浆通常有较猛烈的爆发和高的释放速度。在阿克提什坎分布有含角砾凝灰岩，角砾较小，为砂岩、粉砂岩等，基质为凝灰质，反映一种中远源性质产物。在托格尔托别，则出现了胶结物为凝灰质的集块岩、火山角砾岩及含角砾凝灰岩，反映了近源处的抛射方式。胶结物及火山灰中常见大量的玻璃质，有脱玻化及重结晶现象，含数量不等的石英、透长石、黑云母和少量铁镁质矿物的微晶和斑晶及少量岩屑。

从西向东对比托格尔托别、阔科依达拉斯、塔斯比格、阿克提什坎及库马苏火山岩剖面及降落相的特征，可见区内火山岩由西向东有由近源向远源变化的特点，托格尔托别、阔科依达拉斯应位于火山中心区，而塔斯比格、阿克提什坎及库马苏等地则逐渐远离火山中心。

（3）侵出相

诺尔特地区产出的侵出相岩类主要是碎斑熔岩。碎斑熔岩在托格尔托别、塔斯比格、阿克提什坎、库马苏等地均有出露，从西向东有成带的展布趋势，反映了它们在分布上与红山嘴断裂及其次级断裂是有关系的。

碎斑熔岩不能简单地视为溢流相或次火山岩相，而应看作以侵出相为主体、边缘过渡为溢流相的地质体。碎斑熔岩侵位性质很大程度上取决于岩浆的物理性质和火山构造的背景。其侵位方式主要有4种：①岩浆沿火山通道机械地侵涌到早期火山塌陷而成的凹地内，以火山通道为中心，一方面向四周漫流，另一方面不断地向上隆起，因而在定位冷却后形成中间垂直厚度大、向四周变薄的类似熔岩型穹丘的蘑菇形穹丘地质体；②如果岩浆沿中心－裂隙式火山通道侵涌上升，定位冷却，则形成有一定的延伸性的岩脊状地质体；③如果火山构造的背景具有多通道的特点，那么岩浆即沿互相沟通的火山通道或断裂侵涌上升而汇集在凹地内，形成规模巨大的复合的穹丘状地质体；④岩浆沿侧断裂侵出，形成单一岩相的侧岩穹或脉状侵出体。而本区碎斑熔岩的侵位应与红山嘴断裂及其次级断裂有关。此外，据柯隆诺夫斯基的研究，当酸性、中酸性岩浆的温度小于1100～1050℃时，其粘度低于经结晶作用的玄武质或安山质岩浆的粘度。在此条件下，酸性岩浆仍保持流体性质而具漫流的性能。因此，区内碎斑熔岩分布较广的原因，一方面可以是断裂的控制，另一方面也可能是岩浆具有较低的粘度而向外漫流的结果。

本区碎斑熔岩主要具有以下一些特点：

①岩石富含斑晶，斑晶中浅色矿物主要为石英、钾长石、斜长石，次要矿物主要为黑云母，角闪石少见，斑晶含量平均可达40%左右。岩石既有流纹质（石英含量最高，钾长石含量大于斜长石），又有英安质（斜长石含量大于钾长石）。在暗色组分中，黑云母较普遍，含量1%左右，角闪石少见。斑晶矿物相对于基质矿物含量上变化较大。岩石中偶尔能见到斑晶局部富集成巢状堆积体。

②钾长石单斜有序度在0.8～0.9之间，三斜有序度约为0，主要为透长石和正长石；斜长石成分An为20～30，主要为更长石，中长石较少，有序度0.2～0.3。

③碎斑熔岩以霏细质碎斑熔岩为主，此外，在阿克提什坎出现似斑状碎斑熔岩，在库马苏出现玻质碎斑熔岩。

常见岩石碎斑结构，主要表现为斑晶呈碎屑状，但与一般火山碎屑岩中的晶屑又有不同之处，具有碎而不散、或散而不离、或离而不远的特点。主要有几种形态：斑晶沿解理或无方向性裂纹张开呈碎屑状，各碎片并不远离；斑晶碎片的排列彼此有叠置而显示一定的方向；同一斑晶边缘某一局部显著碎裂呈细小碎片；已经碎裂的斑晶由于发育“再生边”而有“填平补齐”的形态。本区碎斑熔岩中石英及长石均有碎斑结构，能见到再生边，但是边较窄，再生珠边结构少见。

④碎斑熔岩基质为霏细质结构，局部见流动构造，能见到再生边，但不发育，边很窄，未见斑晶黑云母暗化，未见岩屑，包裹体少见，w（SiO₂）＞56%,w（K₂O）＞2%,w（CaO）＜2%,w（Na₂O）＜4%。与王美星等（1985）关于碎斑熔岩体相带划分的特征与标准对比，区内碎斑熔岩属于过渡相带至边缘相带。

碎斑熔岩分布广泛，特征明显，而且在火山活动中有特定的时间和空间位置，其地质意义体现在两个方面：一是碎斑熔岩可作为确定火山通道位置和判别火山构造类型的岩相标志，其线性延伸一般反映中心式或裂隙－中心式火山构造，诺尔特地区碎斑熔岩基本上都是沿红山嘴断裂及其次级断裂分布的；二是碎斑熔岩可以作为区域火山活动旋回划分和对比的标志，碎斑熔岩形成于一个火山活动旋回的晚期，其侵出往往代表一个火山活动旋回的结束，诺尔特地区石炭纪普遍出现的碎斑熔岩，则反映了火山活动华力西旋回在本区的结束。

（4）火山沉积相

该火山岩相在诺尔特地区主要有凝灰质砂岩、凝灰质粉砂岩、沉凝灰岩等岩石类型，从西向东在各个剖面上基本均有出露，一方面反映了火山喷发的间隙期，另一方面也反映了有远火山中心产物的堆积。