Question

火成岩的空间分布规律及其构造背景

Answer 1

大兴安岭中南段火成岩分布十分广泛，本书集中讨论赤峰以北的林西至甘珠尔庙地区，以及赤峰以南的喀喇沁—宁城地区（表6-4中分别注明N与S）。火成岩分布明显地受到构造控制，有以下4个特点。

1.堑垒相间的构造格架对火成岩分布的控制

赵国龙等人（1989）从侏罗纪火山岩分布状况看，将大兴安岭中南段划分出三条火山喷发带和相间的基底隆起带，宽约200km（图5-1）。火山喷发带自北西向南东依次为：林西同兴-宝石带，大板-乌兰浩特带，乌丹-扎鲁特旗带。它们由一系列串珠状分布的火山断陷或坳陷盆地组成。其间的火山基底隆起带为火山活动时未接受或很少接受火山物质堆积的基底带，主要由晚古生代地层组成，基底隆起带自北西向南东依次为新林镇—大石寨、黄岗梁—察尔森带、五分地—布敦化带。大部分的中生代花岗岩分布在基底隆起带中央，其边部往往出现火山通道相的浅成或超浅成的次火山岩，可见大兴安岭中生代火成岩的分布明显受到断裂构造的控制（图5-1）。

图5-1 大兴安岭晚中生代火山岩分布及其堑垒构造示意图

（据赵国龙等（1989）资料，略加修改）

早白垩世火山-沉积地层在大兴安岭分布较少，主要出露在其两侧的中-新生代盆地中。表明大约从早白垩世120Ma起，前述由火山基底隆起和相间的断陷盆组成的堑垒带全部隆起，结束了大兴安岭堑垒构造发育的阶段，与两侧早白垩世形成的含油气盆地（二连-海拉尔盆地及松辽-开鲁盆地）构成一个对称分布的盆岭格局。其格局受到新生代内蒙古高原隆起的改造。

2.格子状的断裂系统和环状构造对火成岩分布的控制

图5-1中显示火成岩分布明显受到断裂构造的控制，包括地表实测的断裂和航片解译的断裂。它们的方向性很明显，主要为东西向、北东向和北西向三组断裂，它们具有等间距排列的特点，一般间距为40～60km，共同组成了大兴安岭的构造格架。其中东西向断裂最为发育，它们与华北板块北缘的加里东期古俯冲带——西拉木伦河断裂带平行，可能代表了区域性的继承性构造。北东向断裂是中生代的新生性断裂，其规模比较大，贯穿了古生代的不同构造单元。其次是北西向断裂，与成矿作用关系比较大。这三组断裂呈120°相交，交汇之处往往成为岩浆上涌的重要通道，同时形成完美的环状构造。大兴安岭环状的火山机构发育（图5-2，该图和图5-3均由赵国龙等编），有时多个火山旋回的爆发-喷溢中心叠加在一起，呈椭圆形的环状、半环状分布，最后有花岗斑岩、流纹岩等岩脉沿着环状及放射状断裂贯入，环绕破火山机构边缘往往还有寄生的小火山。这些环状火山机构面积大小不等，如乌丹西北6km的敖包梁破火山机构面积1100km²，小罕山破火山机构面积410km²，乌兰陶勒盖破火山机构面积170km²（赵国龙等，1989）。晚侏罗世火山岩划分为下部的满克头鄂博和上部的白音高老两个旋回（图5-3），后者包括玛尼吐组和上覆的白音高老组。与此相同，大兴安岭还分布许多典型的环状复合岩体，例如新林镇的环状花岗岩体，由外向里依次为老黑山214Ma的黑云母片麻状花岗岩（Xh）、老房身137Ma的粗粒花岗岩（LF2）和中心的老房身128Ma斑状钾长花岗岩（LF1）。下文提到的稀土元素和Sr-Nd同位素研究将证明它们内在的联系，它们记录了大兴安岭岩浆演化的轨迹。类似的还有朝阳沟岩体、白音诺岩体和莫斯托岩体等。环状花岗岩中心不仅可以存在次火山岩相的斑状花岗岩，而且有的还保留了类似火山颈的火山机构，例如在朝阳沟岩体内环的圆蛋子山花岗岩中心所见（图版Ⅲ-1），反映岩体演化最后阶段挥发分的积聚和能量的集中释放。

图5-2 晚侏罗世火山岩分布及火山机构

多组断裂交汇或环状构造发育的地区往往是重要的多金属矿集中的地区，如黄岗梁、朝阳沟、五十家子、白音诺、孟恩陶勒盖、碧留台以及南部喀喇沁等地。

环状的花岗岩和火山机构是大兴安岭典型的构造特征，这一地表景观是伸展背景下热隆构造的具体表现。从新林镇花岗岩体的演化时间来看，热隆的活动前后经历了100Ma，如果没有足够的来自岩石圈深部持续供给的热量和物质是不可想像的，而且这种深源浅侵位的岩浆呈现脉动式的补给，表示存在一个稳定的多次活动的岩浆库和通道。而大兴安岭的流体热物质又有着怎样的深部背景，是值得深入探讨的问题，环状复合岩体带来的思考可能正是解决大兴安岭“造山”模式的切入点。

3.左旋剪切运动对火成岩带走向的控制

晚中生代亚洲大陆东缘，由于太平洋板块相对亚洲大陆向北运动，滨太平洋域普遍出现北东走向的左旋剪切断裂系，大兴安岭中生代北北东向的火成岩带正是沿着这一断裂系发育的，岩浆侵位的同时，上部地壳处于左旋剪切的应力场中，盆地或岩体的形态受到应力场的控制，呈带状或串珠状分布的断陷盆地长轴走向随着时间从早中侏罗世的北东逐渐转为早白垩世的北北东走向（图5-3），图5-3（A）显示在晚古生代地层基础上形成的五十家子-同兴中侏罗世山间断陷盆地，盆地走向为NE45°，图5-3（B）显示在晚侏罗世火山岩基底上发育的霍林郭勒含煤盆地，盆地走向为NNE25°。在约40Ma的期间内（包括图5-2显示的晚侏罗世火山岩分布在内），盆地走向发生了20°的逆时针旋转，足见当时的左旋剪切断裂活动对上部地壳变形的影响之大。这一现象在燕山地区也十分明显。

图5-3 中生代不同时期盆地走向变化

北东走向这组构造是大兴安岭地区重要的控岩、控矿构造，而北西方向往往发育大量张性的脉体，成为主要的容矿构造，例如大井银矿、莲花山铜矿、闹牛山铜矿等。这是该区成矿环境和矿床地质十分重要的特征，成为多金属矿产评价的重要准则（盛继福等，1999）。

4.垂直上涌的热隆作用导致火山岩对称分布的格局

晚侏罗世在短短11Ma间火山喷发的厚度达650～9153m，分布面积占60%，而且以火山碎屑岩为主，喷出岩的爆发指数大，平均为86%（赵国龙等，1989）。短时间内大量热能的释放标志着垂直上涌的热隆作用是不可忽视的。正是在这种作用下，形成了大兴安岭火山岩对称分布的格局。

火山岩盆地总体呈北东向展布，东、中、西3个火山岩带岩石的（Na₂O+K₂O）含量分别为8.06%，9.00%，8.81%，火山爆发指数比为0.65：1：0.86，分布呈对称趋势（邵济安等，1999b），中带火山爆发指数最高，表明中带是岩浆上升的主要通道，而对称的格局显示了对称伸展的特征。

有人曾指出中生代火山岩从吉林东部向西，一直到镶黄旗，火山岩K₂O₆₀逐渐增高，并认为这种化学组成的极性表示它与太平洋板块的俯冲作用有关（赵海玲等，1998）。依此观点，中国东部中生代火山岩应该由东向西逐渐变年轻。事实上正相反，大兴安岭及松辽地区早白垩世末火山岩活动基本结束，而黑龙江省东部火山岩活动延至晚白垩世。而且，从松辽盆地以东向西至蒙古乔巴山地区中生代火山岩也没有显示出成分上的极性（Lu Fengxiang et al.，1997）。因此，中国东部火山活动很难用统一的板块俯冲模式来解释。本区上述对称的火山活动格局也不支持这种极性分布的观点。