火山地?zé)釋W(xué)研討范文

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作者：張柳毅李霓樊祺誠(chéng)趙勇偉曹園園盤(pán)曉東單位：中國(guó)地震局地質(zhì)研究所活動(dòng)構(gòu)造與火山重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室吉林省地震局

科洛火山群基本特征

科洛火山群位于黑龍江省嫩江縣境內(nèi)科洛河兩岸，地理坐標(biāo)為125°30''''～126°15''''E，49°10''''～49°30''''N，火山巖分布面積約為350km2(圖1)。前人工作(王承祺等，1987;邱家驤等，1991)及近年來(lái)的野外調(diào)查結(jié)果證實(shí)，區(qū)內(nèi)新生代火山23座。實(shí)地考察中發(fā)現(xiàn)，目前清晰可辨的火山錐有10個(gè)，依次為蕩子山、平頂山、南山、尖山、大椅山、卡山、小椅山、孤山、黑山、沐河南山，其余火山多數(shù)僅為高地或山包，已分辨不出錐體的形態(tài)。該火山群中部分火山的主要參數(shù)列于表1。

火山噴發(fā)期次及年代

火山噴發(fā)期次的劃分是研究火山噴發(fā)歷史的有效手段，噴發(fā)時(shí)代的確定是開(kāi)展火山監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)未來(lái)火山噴發(fā)危險(xiǎn)性的基礎(chǔ)(白志達(dá)等，2008)。前人對(duì)東北地區(qū)新生代火山巖進(jìn)行過(guò)較為系統(tǒng)的年代學(xué)研究，并將該區(qū)新生代火山活動(dòng)劃分為10個(gè)火山幕，其中科洛火山群歸屬于最新的五大連池火山幕(劉嘉麒，1987，1988)。東北地區(qū)新生代以來(lái)火山活動(dòng)頻繁，科洛火山群亦具有多期性的特點(diǎn)。前人對(duì)于科洛火山群噴發(fā)時(shí)代的研究，最早是基于火山巖沉積夾層之間的對(duì)比(莫友忱，1982)。王承祺等(1987)將科洛－五大連池火山群的火山噴發(fā)時(shí)代劃分為4大噴發(fā)期與9個(gè)噴發(fā)亞期，其中科洛噴發(fā)期被進(jìn)一步劃分為大椅山、孤山、南山3個(gè)噴發(fā)亞期。邱家驤等(1991)總結(jié)前人沉積夾層對(duì)比結(jié)果并結(jié)合火山巖的K－Ar年齡，將科洛、五大連池、二克山3個(gè)火山群的噴發(fā)時(shí)代進(jìn)行對(duì)比劃分出了7個(gè)噴發(fā)期。而后隨著同位素地質(zhì)年代學(xué)的發(fā)展，K－Ar定年及鈾系定年方法逐步被應(yīng)用于該區(qū)火山巖的年代學(xué)研究(王承祺等，1987;邱家驤等，1991;穆治國(guó)等，1992;劉嘉麒，1999;樊祺誠(chéng)等，1999，2001;邵濟(jì)安等，2008a)。

前人研究中，大部分學(xué)者將二克山－五大連池－科洛3個(gè)火山群作為一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行年代分期，但觀點(diǎn)仍存在分歧，對(duì)科洛火山群的分期較為粗略。本文以科洛火山群的火山地質(zhì)研究為基礎(chǔ)，根據(jù)其火山結(jié)構(gòu)組成、火山地貌、火山噴發(fā)產(chǎn)物的風(fēng)化程度，結(jié)合前人已發(fā)表的相關(guān)K－Ar年齡數(shù)據(jù)，將區(qū)內(nèi)新生代火山活動(dòng)劃分為上新世、更新世及全新世3期(圖2)。主要有以下依據(jù)。

(1)火山地貌根據(jù)遭受風(fēng)化剝蝕的程度，科洛新生代火山群的火山地貌可劃分為兩種類(lèi)型:一種為遭受風(fēng)化剝蝕，錐體形態(tài)不完整，甚至缺失，僅保留有盾形的熔巖臺(tái)地，表現(xiàn)為波狀起伏的低山或者丘陵地貌，其形成時(shí)代較早。另一種則相對(duì)保存完好，錐體與其底部的盾形熔巖臺(tái)地界線清晰，錐體產(chǎn)狀較陡，熔巖臺(tái)地邊緣清晰，為晚期形成。

(2)火山機(jī)構(gòu)從火山錐的完整性來(lái)看，早期的火山錐體低矮，火口垣較寬，錐體內(nèi)外坡度較緩，錐體頂部風(fēng)化層較厚。晚期的火山錐體完好，火口垣較窄，火口形態(tài)清晰，破火口及巖流溢出方向易于識(shí)別，熔巖流單元的結(jié)構(gòu)、分布范圍明了。在南山的熔巖流臺(tái)地中，可見(jiàn)到與熔巖流動(dòng)相關(guān)的微地貌，如塊狀熔巖錐、裂縫、塌陷谷、流動(dòng)構(gòu)造等，這些都是新近火山噴發(fā)的特征。

(3)火山噴發(fā)產(chǎn)物較早噴發(fā)的火山，其錐體上降落堆積的火山渣土壤化嚴(yán)重，浮巖的氣孔內(nèi)壁可見(jiàn)蝕變礦物，如沸石;熔巖臺(tái)地上的塊狀玄武巖中長(zhǎng)石高嶺土化嚴(yán)重，氣孔中常有后期填充的杏仁體。火山晚期噴發(fā)產(chǎn)物則基本沒(méi)有上述現(xiàn)象。

(4)年代學(xué)證據(jù)野外工作中對(duì)區(qū)內(nèi)的主要火山進(jìn)行了系統(tǒng)采樣，并對(duì)火山巖進(jìn)行了K－Ar年代測(cè)定，部分火山的K－Ar年齡列于表2。結(jié)合前人數(shù)據(jù)(王承祺等，1987;邱家驤等，1991;穆治國(guó)等，1992;劉嘉麒，1999;樊祺誠(chéng)等，2001;邵濟(jì)安等，2008a)，將區(qū)內(nèi)火山活動(dòng)劃分為上新世(4.14～3.13Ma)、更新世(0.96～0.11Ma)與全新世(0.0075Ma)3期。

1上新世火山

科洛火山群位于小興安嶺隆起與松遼盆地地塊北部接壤地帶，受華夏－新華夏系構(gòu)造體系的控制與影響，從上侏羅世開(kāi)始，逐漸形成了NE向斷續(xù)分布的斷陷盆地，長(zhǎng)40km，寬18km。盆地東西兩側(cè)為褶皺隆起帶(王承祺等，1987)。該斷陷盆地的基底斷裂對(duì)科洛火山群的火山活動(dòng)及展布具有重要影響。上新世時(shí)期，在這一斷陷盆地兩側(cè)的邊緣形成了一系列NE向分布的火山，依次為蕩子山、平頂山、432高地、黑山、615高地、西山、468.8高地等。受NE和NW兩個(gè)方向基底斷裂的影響，火山呈現(xiàn)出很好的線性展布。火山噴發(fā)形式總體為中心式，屬斯通博利式火山。由于形成時(shí)間較早，大部分火山的火山錐已遭剝蝕殆盡，火山的殘余錐體與熔巖臺(tái)地之間的連貫性較好，界線模糊，火口難以找到，火山碎屑物小于火山總體積的10%。該期少數(shù)火山的火山錐為熔巖錐，受熔巖性質(zhì)影響，錐體形態(tài)一般為平頂狀或圓帽狀，如黑山、平頂山和蕩子山。火山噴發(fā)過(guò)程為:巖漿上涌到近地表處時(shí)，壓力降低而巖漿內(nèi)氣體的出溶量不斷增加，巖漿體積膨脹，內(nèi)壓力增加，當(dāng)內(nèi)壓力大大超過(guò)外壓力時(shí)，上覆巖石的裂隙密度帶發(fā)生氣體的猛烈爆炸，使巖石破碎，并打開(kāi)火山噴發(fā)的出口，同時(shí)盆地邊緣的基底斷裂為巖漿的上涌提供了優(yōu)選通道。隨后巖漿較為平靜地溢出，充填于溝谷等負(fù)地形之中，形成坡度較小、展布面積較大的盾形火山。除個(gè)別火山錐體保存較為完好之外，其余多遭風(fēng)化剝蝕而失去原有的火山地貌特征，錐體形態(tài)不完整，甚至缺失，僅保留有盾形的熔巖臺(tái)地，表現(xiàn)為波狀起伏的低山或者丘陵地貌。

2更新世火山

該區(qū)更新世火山活動(dòng)根據(jù)強(qiáng)度可分為早更新世和中－晚更新世2個(gè)階段。早更新世火山活動(dòng)相對(duì)平靜，此時(shí)期噴發(fā)的火山有尖山、沐河南山等。下文選取噴發(fā)特征較為特殊的尖山進(jìn)行詳細(xì)描述。

2.1尖山

尖山位于科洛火山群的西南部，海拔341m，底座直徑EW向約250m，SN向約320m，錐體為尖峰狀，未見(jiàn)火口，比高約30m。從溢流的特征來(lái)看，尖山有別于一般夏威夷式火山，其錐體較為陡立，巖流展布面積較小，整個(gè)錐體基本由柱狀節(jié)理的玄武巖構(gòu)成。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，將尖山錐體歸屬于熔巖穹丘似乎更為合理，因?yàn)樗鼘賻r漿末期噴溢結(jié)束的產(chǎn)物。其最初是巖漿的一個(gè)主溢出口，在其東邊還有另2個(gè)小的溢出口。早期巖漿從3個(gè)溢出口向四周流淌，噴發(fā)末期溫度較低，黏稠的巖漿在火山通道中無(wú)力噴溢，緩慢擠出地表，形成熔巖穹。

由于后期的人工開(kāi)采，在尖山錐體西側(cè)形成了一個(gè)良好的人工剖面，將錐體內(nèi)部及底部的特征呈現(xiàn)出來(lái)。在錐體的橫切面(圖3)上可以看出，整個(gè)剖面基本全由柱狀節(jié)理構(gòu)成。柱狀節(jié)理的橫截面多數(shù)為六邊形、五邊形，也可見(jiàn)四邊形及三邊形，直徑為10～20cm，節(jié)理長(zhǎng)度不一，短者幾m，長(zhǎng)者十幾m。由于橫切面不是恰好切過(guò)尖山通道中心的位置，尖山熔巖穹中下部柱狀節(jié)理大致豎直，略微呈放射狀，從兩側(cè)向中心產(chǎn)狀逐漸變陡(172°∠45°、175°∠67°、178°∠77°、178°∠84°)，表現(xiàn)為侵出穹丘邊緣相。頂部柱狀節(jié)理產(chǎn)狀近于水平(175°∠15°)，個(gè)別地方略微傾斜(355°∠23°)，表現(xiàn)為侵出穹丘中心相。在節(jié)理的中心部位可見(jiàn)許多幔源包體，直徑8～10cm左右，大者可達(dá)12cm。在尖山玄武巖中還可見(jiàn)到一些輝石巨晶及橄欖石的捕虜晶。柱狀節(jié)理的生長(zhǎng)面通常與冷卻面相垂直，頂部柱狀節(jié)理產(chǎn)狀近于水平，個(gè)別地方略微傾斜，由此可知頂部柱狀節(jié)理的冷卻面處于垂直豎直方向，表明頂部為巖流溢出口。豎直發(fā)育的柱狀節(jié)理表明巖漿的冷卻面水平，說(shuō)明噴發(fā)時(shí)巖漿是水平流動(dòng)的，表現(xiàn)為邊緣相特征。柱狀節(jié)理的形成，往往要求巖漿成分相對(duì)均一、流動(dòng)速度與冷卻速率較慢。這樣的錐體特性反映出巖漿作用后期動(dòng)力條件較弱，這與早更新世火山活動(dòng)相對(duì)間歇是一致的。

尖山錐體東側(cè)發(fā)育2個(gè)熔巖穹丘，在穹丘的頂部同樣可以觀察到發(fā)育的柱狀節(jié)理(圖4)。由于該剖面的深度相對(duì)較淺，未能見(jiàn)到侵出穹丘邊緣相特征的豎直柱狀節(jié)理，而主要表現(xiàn)為水平方向的生長(zhǎng)。柱狀節(jié)理截面為多邊形，直徑20～30cm，長(zhǎng)度4～5m，平躺發(fā)育，表現(xiàn)為巖漿溢出口特征。中－晚更新世火山活動(dòng)逐漸活躍，該時(shí)期的火山活動(dòng)仍受NE向基底斷裂控制，但噴發(fā)中心由盆地邊緣向盆地內(nèi)部遷移，噴發(fā)方式及噴發(fā)強(qiáng)度也發(fā)生相應(yīng)變化，形成的火山主要包括大椅山、卡山、小椅山、孤山、沐河?xùn)|南山、469高地等。該期火山主要具有以下特征:火山均由堿玄質(zhì)火山渣錐和熔巖流組成，火山結(jié)構(gòu)完整，火口清晰可辨，遭受的剝蝕程度相對(duì)較輕。錐體由早期降落的火山渣和晚期濺落的熔結(jié)集塊巖組成。

該期火山渣主要為紅色、黑色、黃褐色，形態(tài)多樣，磨圓度較差，多為棱角狀，粒徑1～10cm，氣孔極為發(fā)育，形狀不規(guī)則，氣孔體積可占80%以上。渣錐的主體主要由紅色火山渣與黑色火山渣構(gòu)成，其中紅色渣靠近火口，黑色渣則在外側(cè)，并覆蓋于紅色渣之上，兩者之間界線明顯，缺乏過(guò)渡關(guān)系。其顏色差異主要是由于火山渣降落堆積時(shí)，冷卻速度不一導(dǎo)致氧化程度差異，從而進(jìn)一步影響鐵離子的氧化價(jià)態(tài)所致。該期大多數(shù)火山的渣錐中均可見(jiàn)到豐富的幔源二輝橄欖巖包體，并且在沐河?xùn)|南山及大椅山還發(fā)現(xiàn)了含金云母的二輝橄欖巖，說(shuō)明地下巖漿源區(qū)較深，巖漿上升速度快，在地殼內(nèi)停留時(shí)間短。大椅山、卡山、小椅山、石頭溝子?xùn)|側(cè)高地的熔巖流受地形制約由南向北流淌，匯聚于盆地中心地勢(shì)較低的沐河河道，對(duì)其進(jìn)行改造，而后噴發(fā)的孤山熔巖流覆蓋于早期熔巖流之上，堵塞了部分河道。熔巖流對(duì)于沐河河道的改造促使其下游大量洼地、河曲和沼澤的形成。這一時(shí)期的巖漿活動(dòng)同時(shí)也對(duì)斷陷盆地中心的地貌進(jìn)行了改造，新噴發(fā)的熔巖覆蓋于早期的巨厚沉積之上，形成了新的熔巖臺(tái)地地貌。下文選取中－晚更新世幾座具有代表性的火山及其典型剖面加以論述。

2.2大椅山

大椅山位于科洛火山群的中部，海拔高度442.4m，底座直徑EW向約600m，SN向約510m，火口內(nèi)徑約140m，火口深25m，比高62m。由于火口近西北方向有缺口，呈椅形，故被當(dāng)?shù)厝朔Q(chēng)為大椅山。該火山地形東部較陡，西北部相對(duì)平緩，火山錐坡度角30°～35°。其南側(cè)有一人工采場(chǎng)，對(duì)其南坡的破壞較嚴(yán)重，在采場(chǎng)內(nèi)可看到火山錐較底部的紫紅色巨厚層狀熔巖、熔結(jié)集塊巖，上部依次為紅色及黑色火山渣。火山渣為降落堆積的產(chǎn)物，主要為玄武質(zhì)，粒度較粗，以3～5cm為主，總體松散，呈明顯分層，底部出現(xiàn)弱熔結(jié)現(xiàn)象，在該采場(chǎng)內(nèi)可見(jiàn)大量的幔源包體及橄欖石捕虜晶。北側(cè)也有一人工采場(chǎng)，形成一人工剖面，橫切錐體(圖5)，為典型的近火山口降落堆積物，可見(jiàn)類(lèi)似于層理的噴發(fā)堆積韻律，剖面堆積序列及厚度如下:⑩風(fēng)化土層，約0.5m;⑨黑色火山渣，頂部發(fā)育薄層熔巖，約3m;⑧黑色火山渣，松散堆積，含火山彈，產(chǎn)狀外傾(28°∠27°)，約5m;⑦黑色火山渣，松散堆積，弱熔結(jié)，含火山彈，約7m;⑥黑色火山渣與紅色火山渣堆積，界線明顯，約15m;⑤薄層熔巖，覆蓋于松散堆積的紅色火山渣之上，約4m;④紅色火山渣，松散堆積，弱熔結(jié)，含火山彈，產(chǎn)狀外傾(25°∠33°)，約4m;③頂部(靠火口內(nèi)側(cè))為大塊的紅褐色熔結(jié)集塊巖，底部為紅色火山渣，可細(xì)分出數(shù)十層逆粒序韻律層，約8m;②薄層熔巖覆蓋于強(qiáng)熔結(jié)的紅色火山渣之上，見(jiàn)逆粒序韻律層，約3m;①頂部(靠火口內(nèi)側(cè))為大塊的紅褐色熔結(jié)集塊巖，底部為紅色火山渣，強(qiáng)熔結(jié)，可細(xì)分出數(shù)十層逆粒序韻律層，產(chǎn)狀外傾(24°∠46°)，約5m。上述堆積序列表明，火山錐由玄武質(zhì)火山渣、火山彈、熔結(jié)集塊巖等構(gòu)成。造錐噴發(fā)方式發(fā)生過(guò)多次變化，且具有韻律性與階段性。靠近火口內(nèi)側(cè)主要表現(xiàn)為濺落與降落交替進(jìn)行，濺落的熔結(jié)集塊巖夾雜覆蓋于紅色火山渣之上，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)的火山渣高度熔結(jié)，在熔結(jié)面上可見(jiàn)到清晰的淬火邊。由內(nèi)向外，錐體的產(chǎn)狀逐漸變緩，降落渣的厚度變薄，靠外側(cè)的黑色火山渣熔結(jié)程度較低。大椅山的火山噴發(fā)過(guò)程大致為早期發(fā)生較強(qiáng)爆破，降落堆積，形成一個(gè)較為完整的降落渣錐，降落渣錐的形成過(guò)程又可以根據(jù)紅色、黑色火山渣的接觸關(guān)系及逆粒序堆積韻律層推斷為階段性、間歇性造錐。噴發(fā)后期，爆破作用減弱，巖漿碎屑化程度降低，降落與濺落交替進(jìn)行，在火口垣上形成濺落堆積的熔結(jié)集塊巖。火山活動(dòng)末期，熔巖流從錐體底部溢出，裂解火山錐，沖破西北側(cè)火口垣，形成近西北的破火口。從破火口溢流出的熔巖流向西流淌，遇到西側(cè)中新世432高地的熔巖臺(tái)地受阻，略微爬升覆蓋，而后向北側(cè)地勢(shì)最低的盆地中心流淌，堵塞了沐河南側(cè)的部分河道。

2.3小椅山

小椅山位于大椅山東側(cè)約6km處，由東西2個(gè)降落渣錐疊置構(gòu)成火山錐的主體，東西兩錐體各有一個(gè)火口。西側(cè)錐體海拔高度456m，比高66m，底座直徑約500m。火口近圓形，火口垣內(nèi)坡角23°，外坡角19°，內(nèi)陡外緩，火口垣寬度在8m左右，破火口方向?yàn)?65°。東側(cè)錐體海拔高度439m，比高59m，底座直徑約400m，火口近圓形，破火口方向?yàn)?00°。西側(cè)錐體已被人工開(kāi)采，從剖面上可看出其幾乎全由降落渣錐組成。堿玄質(zhì)火山渣為降落堆積的主要產(chǎn)物，粒度較粗，以3～5cm為主，總體松散，呈明顯分層，底部出現(xiàn)弱熔結(jié)現(xiàn)象。剖面橫切錐體(圖6)，堆積結(jié)構(gòu)如下:⑦紅色熔結(jié)集塊巖，約4m;⑥松散堆積紅色夾黑色火山渣，呈現(xiàn)堆積層理，產(chǎn)狀內(nèi)傾(284°∠27°)，夾雜火山彈、熔巖餅(直徑0.2～0.5m)，5～10m;⑤松散堆積黑色火山渣夾棕黃色火山渣，左側(cè)見(jiàn)紅色薄層熔巖，巖流表面見(jiàn)流動(dòng)拉伸構(gòu)造，約6m;④松散堆積黑色火山渣，呈現(xiàn)堆積層理，產(chǎn)狀趨于水平，約7m;③黑色火山渣夾棕黃色火山渣，松散堆積，約8m;②黑色火山渣夾棕黃色火山渣，弱熔結(jié)，約7m;①底部黑色火山渣夾雜棕黃色火山渣，呈現(xiàn)堆積層理，產(chǎn)狀外傾(284°∠27°)，約12m。

剖面的組成結(jié)構(gòu)表明，小椅山噴發(fā)時(shí)爆破強(qiáng)度較大、巖漿碎屑化程度高，屬于強(qiáng)斯通博利式噴發(fā)。造錐過(guò)程為:早期強(qiáng)爆破形成降落渣錐，火山渣粒度小、棱角分明，展布面積廣。而后間歇性噴發(fā)形成不同的堆積層理，其間不斷有半塑性熔漿團(tuán)塊拋出，降落到渣面上，冷凝固化為熔巖餅。堆積層理的產(chǎn)狀可以指示降落及堆積的方式。隨著爆破程度降低，巖漿濺落在火口垣之上形成熔結(jié)集塊巖。后期巖漿溢出，破壞錐體，流向盆地中心低洼地帶，覆蓋在早期沉積地層之上。小椅山東側(cè)的錐體形成機(jī)制與其西側(cè)類(lèi)似，都屬于比較強(qiáng)的爆破成因。與該期其他火山相比，小椅山爆破強(qiáng)度更大。

2.4小孤山

小孤山位于科洛斷陷盆地的中心，海拔高度329m，比高39m，底座直徑約200m。火口垣內(nèi)側(cè)坡度較緩，約15°左右，外側(cè)坡度上緩下陡，上部約15°左右，下部可達(dá)30°。火口被后期熔巖流改造而殘缺，有2個(gè)溢出口，主溢出口方向?yàn)?0°，次溢出口方向?yàn)?20°。東側(cè)火口垣被熔巖流拖拽拉長(zhǎng)，火口垣較寬，寬約15m，西側(cè)火口垣被熔巖流沖斷帶離主錐，在殘缺火口的西北側(cè)留下一殘余火口垣。小孤山錐體相對(duì)較小，由火山渣及熔巖疊加形成，在其西南側(cè)有一人工開(kāi)采的剖面(圖7)，堆積序列如下:④風(fēng)化土質(zhì)層，頂部有濺落堆積，下部為帶氣孔薄層熔巖，約5m;③中厚層較致密熔巖，頂部發(fā)育氣孔，氣孔拉長(zhǎng)，具一定的定向性，約10m;②厚層致密熔巖，氣孔較少，但發(fā)育條帶結(jié)構(gòu)，夾雜薄層氣孔狀浮巖質(zhì)條帶，約15m;①紅色火山渣，松散堆積，粒度中等，磨圓差，與上部厚層熔巖強(qiáng)熔結(jié)接觸，約5m。

錐體剖面上的堆積層序在一定程度上反映了火山噴發(fā)及造錐的過(guò)程。火山噴發(fā)早期，巖漿中揮發(fā)份含量較高，較強(qiáng)爆發(fā)形成降落渣錐，降落碎屑物為堿玄質(zhì)紅色火山渣，含有少量火山彈、熔巖餅。其后由于巖漿中揮發(fā)份減少，噴發(fā)能量減弱，巖漿碎屑化程度變小，火山活動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閹r漿噴溢，大量的巖漿溢出，破壞早期形成的碎屑錐，在20°、320°方向形成2個(gè)溢出口，將火口垣拆分破壞。溢出的巖漿向北側(cè)地勢(shì)最低的沐河河谷流淌，占據(jù)了河道的大半部分;向南地勢(shì)相對(duì)較高，巖漿沒(méi)有足夠動(dòng)力將錐體完全破壞，只能覆蓋穿插于渣錐之上;向東流淌的熔巖流遇到先期噴發(fā)的巖流，疊加其上。噴發(fā)后期少量的巖漿濺落到錐體內(nèi)側(cè)頂部，形成較為陡立的內(nèi)壁，主要為熔結(jié)集塊巖。剖面中部的熔巖層表現(xiàn)出巖漿上下冷凝差異。熔巖層靠下部冷凝慢，較為致密，氣孔少而小，定向性較差。中部致密程度相對(duì)降低，氣孔向上逐漸發(fā)育，呈現(xiàn)出一定的定向性，指向頂部。頂部巖漿冷凝最快且流動(dòng)性最大，在剪切力控制下普遍發(fā)育薄層熔巖，可見(jiàn)氣孔定向排列，指向巖漿流動(dòng)方向。由于頂部巖漿的快速冷凝，導(dǎo)致一些揮發(fā)份來(lái)不及完全逃逸便被圈閉于熔巖之中，等到完全固結(jié)成巖后常常可見(jiàn)致密的薄層熔巖層中間夾著氣孔狀玄武質(zhì)浮巖，兩者相熔結(jié)。后期由于差異風(fēng)化，浮巖先被剝蝕，導(dǎo)致出現(xiàn)一組組平行的似節(jié)理縫隙，而致密部分破碎呈瓦片狀。

3全新世火山

進(jìn)入全新世以后，南山噴發(fā)，為斯通博利式噴發(fā)的火山。南山位于科洛火山群的南部，海拔高度447.1m，比高87m，底座直徑約800m。火口內(nèi)徑140～150m，火口垣寬約20m。其火口渾圓，且保存完好。在其北西側(cè)山腰處發(fā)育一寄生火山錐，火口為漏斗狀，有松散碎屑覆蓋。寄生火山錐靠近主火山口的一側(cè)坡度大，而向錐腳方向逐漸變緩。南山由堿性玄武質(zhì)火山渣錐和熔巖流組成，規(guī)模較大，錐體及火口保存完好，巖漿溢出率高，流動(dòng)距離較遠(yuǎn)，覆蓋面積達(dá)19km2(王承祺等，1987)。火山活動(dòng)經(jīng)歷了早期較強(qiáng)爆發(fā)和晚期大規(guī)模巖漿溢出過(guò)程:早期降落錐主要由火山渣和少量火山彈組成，火山渣紅色黑色兼有，晚期濺落堆積的熔結(jié)集塊巖疊加其上(圖8)。在其火口內(nèi)壁上還可見(jiàn)噴氣孔。南山火山爆發(fā)后期有大規(guī)模的熔巖流溢出，向東、西、南3個(gè)方向流淌，充填于溝谷和低洼地帶，不同期次熔巖流單元堆疊交匯，形成近EW向展布、北高南低的波狀熔巖臺(tái)地。在其南側(cè)熔巖流臺(tái)地中，可見(jiàn)到與熔巖流動(dòng)有關(guān)的微地貌，如塊狀熔巖錐、裂縫、塌陷谷、流動(dòng)構(gòu)造，這些圖8南山火山錐體地質(zhì)圖Fig．8GeologicalmapofNanshanvolcaniccone．1噴氣孔;2火山口;3濺落堆積(火口垣);4降落堆積;5巖漿溢出口;6全新世/晚更新世玄武巖都是新近火山噴發(fā)的特征。南山噴發(fā)后期溢出的大量熔巖流對(duì)科洛河下游的河道進(jìn)行了改造，熔巖流侵占了部分河道，改變了科洛河的原始流向。河流的截直為曲，河曲發(fā)育，下游未干涸的沼澤、洼地等都是科洛河道被改造的證據(jù)。作為區(qū)內(nèi)最新的火山，南山保留了較為完整的火山結(jié)構(gòu)和清晰的火山地貌。

火山活動(dòng)演化

科洛火山群位于科洛－五大連池－二克山富鉀火山巖帶的北緣，3個(gè)火山群近NS向呈帶狀分布，在構(gòu)造位置上位于NNE向斷裂帶(大興安嶺、嫩江、松嫩裂谷西緣)與NW向斷裂帶(小興安嶺及松嫩裂谷北緣)派生的構(gòu)造線上(邱家驤等，1991)。在科洛火山區(qū)內(nèi)，由這2個(gè)斷裂帶派生的構(gòu)造十分發(fā)育，如NNE向斷裂主要包括沐河斷裂、西荒－田家窩棚斷裂等;而NW向斷裂，主要有西山后屯斷裂、葡山斷裂、洛河斷裂等(王承祺等，1987)。這些次一級(jí)的斷裂相交匯構(gòu)成了網(wǎng)格狀構(gòu)造，而斷裂的交匯點(diǎn)對(duì)火山群中火山口的位置起到了一定的控制作用。上新世以來(lái)，科洛火山群的火山開(kāi)始活躍并噴發(fā)，早期以中心溢流噴發(fā)為主，區(qū)內(nèi)黑山、蕩子山、平頂山等以此種方式噴發(fā)，溢出較大規(guī)模的熔巖流，在斷陷盆地邊緣形成范圍較大的盾形熔巖地貌。火山錐呈NE－SW向線性排列，與區(qū)內(nèi)的斷裂發(fā)育相對(duì)應(yīng)。進(jìn)入早更新世后，火山活動(dòng)相對(duì)平靜，火山噴發(fā)數(shù)量少，且規(guī)模較小。中更新世到全新世，科洛地區(qū)火山活動(dòng)開(kāi)始進(jìn)入活躍期，這一時(shí)期也是科洛－五大連池－二克山富鉀火山巖帶集中噴發(fā)的時(shí)期，其中五大連池中更新世噴發(fā)的火山達(dá)12座，噴出物分布范圍約530km2(邱家驤等，1991)，二克山也在這一時(shí)期噴發(fā)。中－晚更新世科洛火山群的火山活動(dòng)進(jìn)一步改造了斷陷盆地中心的地貌特征，大椅山、小椅山、卡山、小孤山等火山陸續(xù)噴發(fā)，其熔巖流匯聚于盆地中心，相互疊置，覆蓋于早期的沉積地層之上。這一時(shí)期的火山活動(dòng)對(duì)盆地內(nèi)分布的河流同樣起到了改造作用。沐河、科洛河受到影響，河道變窄、彎曲、部分干涸，下游形成許多洼地、河曲以及沼澤。進(jìn)入全新世以后，位于盆地西南部的南山噴發(fā)，形成新一期的熔巖地貌，如塊狀熔巖錐、裂縫、塌陷谷、流動(dòng)構(gòu)造等。由此可知，本區(qū)火山活動(dòng)的遷移、展布、噴發(fā)方式與區(qū)內(nèi)的斷裂發(fā)育緊密相關(guān)。噴發(fā)中心的遷移可能是由于盆地邊緣溢流的巖漿冷卻固結(jié)堵塞了早期的巖漿通道，導(dǎo)致噴發(fā)中心向內(nèi)部遷移，因而選擇更為薄弱的破裂噴發(fā)的結(jié)果。

結(jié)論

(1)根據(jù)科洛火山群的火山結(jié)構(gòu)組成、火山地貌、火山噴發(fā)產(chǎn)物的風(fēng)化程度，結(jié)合前人已發(fā)表的關(guān)于科洛火山的K－Ar年齡數(shù)據(jù)，將區(qū)內(nèi)新生代火山活動(dòng)劃分為上新世、更新世與全新世3期。火山活動(dòng)演化從上新世開(kāi)始，中更新世到全新世進(jìn)入活躍期，而該時(shí)期也是整個(gè)科洛－五大連池－二克山富鉀火山巖帶火山活動(dòng)的活躍期。(2)本區(qū)構(gòu)造斷裂的發(fā)育與火山活動(dòng)密切相關(guān)。上新世開(kāi)始在盆地的東西兩側(cè)邊緣形成NE向線性展布的火山，其展布方式與基底斷裂相呼應(yīng)。早更新世火山活動(dòng)相對(duì)平靜。中－晚更新世到全新世，火山活動(dòng)進(jìn)入高潮期，噴發(fā)中心由盆地邊緣向盆地中心遷移。此時(shí)期火山的熔巖流覆蓋斷陷盆地的大部分區(qū)域，并對(duì)盆地內(nèi)河流進(jìn)行改造。簡(jiǎn)言之，斷陷盆地制約了火山活動(dòng)，而火山活動(dòng)又反過(guò)來(lái)改造斷陷盆地。(3)科洛火山群大多數(shù)火山由堿玄質(zhì)火山渣、熔結(jié)集塊巖和堿玄巖組成，屬于斯通博利式噴發(fā)的火山。