内蒙古扎兰屯柴河火山地质遗迹特征及其对比分析

王丽丽, 田明中

中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083

内蒙古扎兰屯柴河火山地质遗迹特征及其对比分析

王丽丽, 田明中*

中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083

内蒙古扎兰屯市柴河火山群, 位于大兴安岭中段西南部, 是我国东北火山区的重要组成部分, 对于研究我国东部构造带新生代以来的活动具有重要的科学价值。该区火山受地质构造影响, 呈北东向带状分布,火山结构完整, 火山地质遗迹类型丰富, 保存完好, 火山喷发方式多样。本文在地质遗迹资源调查研究的基础上, 将该区火山旅游资源分为6个大类14个亚类共39处典型景观资源, 依此对区内主要火山地质遗迹类型及其特征进行了归纳与总结, 并与内蒙古东部的典型火山进行了地质遗迹资源的对比分析, 突出了其资源优势。

火山地质遗迹; 分类; 特征; 对比分析; 柴河火山群; 内蒙古

内蒙古扎兰屯市柴河火山群位于大兴安岭山脉中段西南部, 属中低山地貌, 以中山地貌为主。处于东经120°28′51″至123°17′30″, 北纬47°5′40″至48°36′34″之间(图1), 背倚大兴安岭, 面眺松嫩平原。属寒温带大陆性气候, 年均温–3.1℃, 降水量年均460 mm, 地表水资源丰富, 河流分属于黑龙江水系和嫩江水系, 主要河流为哈拉哈河、绰尔河、柴河、德勒河及众多支流。该区植被覆盖率为95%, 森林覆盖率为64%, 属环北半球寒温带针叶林(王宝等, 2006)。

该研究区地层主要为侏罗纪火山岩系(李文国, 1996), 其次为新生代地层。侏罗纪地层中仅出露零星分布的下统和范围较广的上统, 且下统主要为山间断陷盆地沉积, 上统主要为中酸性火山岩系。岩浆岩包括侵入岩和火山岩, 均为中、新生代产物。其中火山岩分布范围广, 以中生代晚侏罗世火山岩分布面积最大, 主要为一套中、酸性火山熔岩和火山碎屑岩, 新生代火山岩主要是一套碱性玄武岩,分布于绰尔河河谷及绰尔河西岸支流河谷之中, 受到北西向与北东向断裂构造的控制。

图1 柴河火山群位置图(据刘祥, 1999)Fig. 1 Location of the Chaihe volcanoes (after LIU, 1999)

柴河火山群位于大兴安岭南麓, 地质构造、地质历史演变复杂, 位于天山—兴安褶皱带东段和新华夏系构造体系大兴安岭巨型隆起地带的复合部位(内蒙古自治区地质矿产局, 1991), 二级构造单元属大兴安岭中华力西褶皱带, 中生代属濒太平洋构造域、大陆边缘活动带, 大陆板块活动边缘带的内部(朱桂田, 2006), 中生代和新生代的构造运动奠定了本区一系列呈北东向展布的火山岩带以及以北东和北西向断裂为主体的构造格局; 新生代主要表现为基底断裂的继承性活动, 并控制了新生代火山的分布, 形成呈北东向条带状展布的火山群(白志达等, 2010)。柴河火山群火山活动跨越整个新生代, 在更新世和全新世达到鼎盛时期。该火山群明显受到基底断裂的控制, 火山口多位于不同方向的断裂交叉处。这些是本区地质遗迹景观形成的基础条件。

1 火山地质遗迹的类型

火山地质遗迹之所以有别于其他地质遗迹资源,一是因为“火山喷发”这一动态景象是其他地质景观所不具有的; 二是因为区内火山地质遗迹的普遍存在, 是其他各种景观形成的基础。因此无论在资源分类、规划与开发等各方面都应该体现出该类地质遗迹的特色。结合陶奎元等(1999)、赵汀等(2009)、许涛等(2011)、国土资源部(国土资源部地质环境司, 2008)关于火山地质遗迹分类方法的优缺点, 依据资源的重要性程度和对游客吸引力的强度, 以既要涉及到火山知识, 又不过于专业化为原则, 本文主要依据火山地质遗迹的性质和成因, 对该区火山地质遗迹进行了分类, 见表1。

在上述分类方法的基础上, 将该火山区地质遗迹划分为6个大类14个亚类共39处典型景观资源(表2), 其中的类是火山地质遗迹资源的总体分类,亚类是对各类火山地质遗迹资源的详细划分。

2 火山地质遗迹的分布及特征

表1 火山地质遗迹资源分类表Table 1 Classification of volcanic geological heritage resources

柴河火山群喷发时代新, 主要为第四纪, 只有个别是继承性火山。火山活动具有多期性, 根据火山遗留的地貌特点、火山产物的风化程度以及地层叠置关系, 可分为中更新世、晚更新世和全新世三期, 不同时期的火山地貌剥蚀程度差异比较明显,上新世火山地貌遭受剥蚀最强烈, 火山锥体残缺不全。更新世火山地貌保存比较完好, 部分火山口内后期积水成湖, 形成火口湖, 成为风景优美的旅游观光景点, 如由火山渣锥、火山溅落锥、火山降落锥构筑的火山天池以及由裂隙式喷发形成的分布于绰尔河两岸的柱状节理等(白志达等, 2005)。柴河地区部分第四纪火山主要参数(赵勇伟等, 2008)见表3。

2.1 火山岩剖面

射汽-岩浆剖面: 本区主要分布在同心天池火口的西南和东南缘, 主要特征是平行层理及交错层理尤为发育(图版I-1), 是内蒙古地区迄今为止发现的玛珥式火山中唯一保存最为完好的地区。

降落与溅落锥堆积剖面: 火山喷发早期的降落堆积物与后期的溅落堆积物熔结在一起, 形成了降落锥与溅落锥的堆积剖面。同心天池东北的三个寄生火山锥、驼峰岭天池、月亮天池、黑瞎洞、1221高地火山、1132高地火山锥、1072高地火山锥、敖尼尔河火山锥中均有此类堆积剖面。这些堆积剖面反映了火山爆发能力及其变化, 由此可以推断出火山的喷发方式及其强度。

2.2 火山锥地貌

火山锥: 该区火山锥多为复式锥, 由早期的降落锥(图版I-2)和晚期的溅落锥叠置构成, 其中德勒河北边串珠状火山(4座)、驼峰岭天池火山锥保存较好, 是研究火山历史的良好资源, 具有很高的科研科普价值(表4)。

火山口: 该火山群火山喷发后留下了形状不同的火山口(表5), 火山口周边景色宜人, 大大小小的火山口星罗棋布, 散布在原始森林中, 是旅游探险的绝佳胜地(图版I-3)。

表2 柴河火山地质遗迹分类表Table 2 Classification of Chaihe volcanic geological relics

表3 柴河部分第四纪火山主要参数(据赵勇伟等, 2008)Table 3 Part of the Quaternary volcanic main parameters of Chaihe volcanic region (after ZHAO et al., 2008)

破火山口: 晚侏罗世同心天池火山发生强烈的布里尼式喷发, 大量火山碎屑物喷出后, 火口塌陷,形成破火口, 破火口周围环状、放射状断裂发育, 断裂的几何中心为破火口(图版I-4)。

2.3 火山熔岩地貌

熔岩台地: 火山爆发时, 由大规模的熔岩溢流覆盖堆积形成, 玄武岩是最重要的组成成分。主要包括柴河镇光荣村绰尔河西岸熔岩台地、九峰山南侧熔岩台地、德勒河熔岩台地。

熔岩峡谷: 主要包括大、小峡谷。大峡谷位于柴河镇西南约70 km处的森林中, 由驼峰岭天池火山的玄武质熔岩流遇水爆炸后期塌陷而成, 由南向北蜿蜒展布, 长约6 km, 宽30～150 m, 深25～100 m,大峡谷由原始森林环抱, 峡谷内水流湍急, 草深林密, 是少有的典型地下森林, 这种由玄武岩构成的大峡谷实属罕见, 具有重要的科学和旅游探险价值。小峡谷位于德勒河中下游, 峡谷由德勒河北山裂隙-中心式火山的熔岩流遇水爆炸而成, 由西向东延展, 长约5.5 km, 宽30～80 m, 深20～50 m, 峡谷中流水湍急, 峡谷两壁近于直立, 是重要的游览探险及避暑胜地。

柱状节理: 玄武岩构成了绰尔河河谷的一级阶地, 河谷两侧熔岩流厚度大, 最突出的特征是发育柱状节理, 是绰尔河河谷玄武岩中典型的地质遗迹景观。绰尔河河谷柱状节理群又分为垂直、束状和水平柱状节理(图版I-5), 不同方向的柱状节理反映了熔岩流冷却定位所属的环境。绰尔河河谷玄武岩中柱状节理类型多样, 规模宏大, 十分壮观, 这在国内也是罕见的。

熔岩流: 块状熔岩石塘林位于半月山北侧, 是半月山熔岩流的最后一期形成的, 块状熔岩流分布面积约50000 m2, 块状玄武岩的岩块直径约1～2 m(图版I-6)。

2.4 中生代古火山地貌

火山颈: 该景观位于柴青林场西约5 km处, 为中生代火山颈, 由潜流纹岩组成, 以发育大型柱状节理为特征, 柱状节理规则堆砌, 高约100余m, 直径约300 m, 十分壮观。是确定古火山喷发中心和研究破火山晚期火山作用特点的重要岩相类型, 具有重要的科学意义和观赏价值。

潜流纹岩峰林地貌: 九峰山中生代潜流纹岩地貌景观位于柴河西南约50 km处, 由晚侏罗世白音高老期破火口内潜流纹岩构成(图版I-7), 面积约0.5 km2。在九峰山脚下潜英安岩中, 由人工筑路凿开和北北西向剪节理劈切形成一线天地貌。这些由潜流纹岩形成的奇特秀美的火山地貌景观, 在大兴安岭乃至中国东部大陆边缘中生代火山岩带中具代表性。

2.5 火山湖泊景观

表4 火山锥分类表Table 4 Cone types

表5 火山口类型划分表Table 5 Crater types

表6 火口湖分类表Table 6 Crater lake types

火口湖: 本区火口湖数量之多是内蒙古地区之最, 仅柴河地区已发现的火口湖就有15个, 其中海拔千米以上的有7个(扎兰屯市史志编篡委员会, 1993)。本区主要火口湖见表6, 天池景观形态各具特色, 大都是火山喷发后火山口后期积水形成的火口湖, 点缀在该区的火山群之中。布特哈天池与同心天池是低平玛珥湖, 其中同心天池火山为一继承性火山, 由中生代强烈的布里尼式喷发和中更新世的玛珥式喷发加上后期的改造作用, 积水而成。驼峰岭天池毗邻阿尔山市, 海拔1228 m, 西南低洼处为其出水口, 无入水口, 以季节性降水补给, 湖中可能有泉水。月亮天池状如明月(图版I-8), 海拔1696 m, 天池最显著的特点是它没有出入口, 水量常年保持平稳, 不受季节影响(李金花, 2007), 是镶嵌在大兴安岭最高峰上的一颗明珠。

2.6 泉水景观

温泉景观: 同心天池火口东南侧沿火口塌陷断裂发育多处泉水, 泉水春秋季温度明显高于湖面水温而冬季不冻, 为低温温泉, 是地热资源的天然露头, 泉水因含较高的硫化氢而有强烈刺鼻的硫磺味,推断泉水循环应该是受深部岩浆活动的影响。

扎兰屯柴河火山是地球演化的天然遗存, 记录了地质历史演变过程中大量的自然变迁信息, 火山地质遗迹类型丰富, 形态多样。从年代学角度, 将柴河地区火山中的主要火山地质遗迹分类, 见表7。

柴河火山群地质遗迹具有以下特点:

1)柴河地区火山包括中生代古火山和第四纪火山, 喷发时代新, 主要为第四纪。

2)火山岩岩石类型主要为玄武岩、潜流纹岩、安山岩, 其中以玄武岩居多。

3)火山活动具有多期性, 可分为中更新世、晚更新世和全新世三期。

4)火山喷发类型齐全。区内火山喷发方式有裂隙式、玛珥式、斯通博利式、布里尼式。

5)火山喷发完整。火山活动晚期均转化为溢流式火山作用, 且岩浆溢出的熔岩流类型由早到晚从结壳熔岩、渣状熔岩, 最后演化为块状熔岩流。

6)火山地貌类型多样。如基浪剖面、降落锥、溅落锥、火山锥、火口湖、熔岩流、柱状节理群、石塘林、温泉等。

3 与内蒙东部火山区地质遗迹资源的对比分析

表7 柴河地区主要火山地质遗迹Table 7 Main volcanic geological relics of Chaihe volcanic region

表8 内蒙东部典型火山地质遗迹对比表Table 8 Comparative analysis of volcanic geological relics in eastern Inner Mongolia

在内蒙古东部的火山群中, 扎兰屯柴河火山群火山地质遗迹在形成时期、喷发方式、类型、分布面积4个方面特点突出(表8)。

扎兰屯柴河火山群火山包括古火山和第四纪火山地貌, 可分为中生代、中更新世、晚更新世、全新世四期; 火山地貌景观包括: 射汽-岩浆剖面、降落锥堆积剖面、溅落锥堆积剖面、火山锥、火山口、破火山口、熔岩台地、熔岩峡谷、柱状节理、熔岩流、中生代火山颈、中生代潜流纹岩地貌、火口湖、温泉景观; 分布面积广, 达1200 km2。其中继承性火山形成的破火口与射汽-岩浆剖面, 柱状节理群、颇具规模的火口湖最为典型。

阿尔山火山群火山形成于晚更新世、全新世(赵勇伟, 2007), 火山地貌景观包括: 射汽-岩浆剖面、降落锥堆积剖面、溅落锥堆积剖面、火山锥、火山口、熔岩流、火山碎屑席、熔岩喷气锥、熔岩穹丘、熔岩塌陷、火口湖、堰塞湖、中低温对流型的温泉景观、冷泉景观(韩湘君等, 2001); 分布面积约800 km2。

鄂伦春火山群火山可分为晚更新世、全新世两期(徐德斌等, 2009), 火山地貌有降落锥堆积剖面、溅落锥堆积剖面、火山灰剖面、火山口、熔岩流、熔岩台地、熔岩隧道、火山碎屑席、火口湖、堰塞湖、暗河; 分布面积约820 km2。

乌兰哈达火山群火山可分为晚更新世、全新世两期(张楠, 2008), 是蒙古高原南缘现已发现的唯一的第四纪火山群(刘磊, 2007), 火山地貌有火山渣锥剖面、降落锥堆积剖面、溅落锥堆积剖面、熔岩喷气锥、熔岩流、熔岩塌陷、熔岩隧道、火口湖、堰塞湖、火山岩、摩崖石刻; 分布面积约280 km2。

由此可见, 扎兰屯柴河火山群既有古火山地貌,又有第四纪火山, 火山地貌类型多样, 分布面积广,在内蒙东部火山区中具有代表性和典型性, 火山地质遗迹资源优势突出。

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图版说明

图版I Plate I

1-同心天池射汽岩浆剖面;

2-半月山降落锥;

3-驼峰岭漏斗状火山口;

4-同心天池破火山口;

5-柱状节理群;

6-块状熔岩流;

7-潜流纹岩峰林地貌;

8-高位火口湖: 月亮天池

1-Tongxin Tianchi phreato magnatic jecta section;

2-Banyueshan falling cone;

3-Tuofengling Funnel crater;

4-Tongxin Tianchi caldera;

5-columnar jointed base;

6-block lava flow;

7-undercurrent liparite peak-forest landform;

8-high crater lake: Yueliang Tianchi Lake

Characteristics and Comparative Analysis of the Chaihe Volcanic Relics in Zalantun, Inner Mongolia

WANG Li-li, TIAN Ming-zhong*
School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083

Located in southeast Da Hinggan Mountains, Chaihe volcano in Zalantun of Inner Mongolia constitutes an important component part of the volcanic eruption area in Northeast China, and has important scientific value in the study of the activities of the Cenozoic tectonic belt in eastern China. The volcanic area is affected by geological structure and distributed in NE-striking zonation, and has complete volcanic structure and various types of volcanic geological relics, with many types of volcanic eruption. Based on the investigation and study of geological heritage resources, the authors have divided the volcano tourism resources of the area into six categories and 14 subcategories comprising a total of 39 typical landscape resources. According to this classification, this paper summarizes the main types and characteristics of the volcanic geological relics, and compares the geological heritage resources with typical volcanoes in the eastern part of Inner Mongolia, highlighting its advantages in resources.

volcanic relics; classification; characteristics; comparative study; Chaihe volcanoes; Inner Mongolia

图版I Plate I

P317.2; P317.3

A

10.3975/cagsb.2013.06.12

本文由中国地质大学(北京)基本科研业务费专项资金资助项目(编号: 2011YYL016)资助。

2012-11-06; 改回日期: 2013-02-21。责任编辑: 张改侠。

王丽丽, 女, 1986年生。博士研究生。主要从事第四纪地质及旅游地学研究。E-mail: wll1127@163.com。

*通讯作者: 田明中, 男, 1951年生。教授。主要从事第四纪地质和生态及旅游地学研究。电话: 010-82322365。E-mail: Tianmz@cugb.edu.cn。