云南建水官厅峨眉山玄武岩喷发旋回划分及其意义

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(中国地质大学(武汉)资源学院，湖北 武汉 430074)

0 引 言

一直以来，对火山喷发旋回没有严格的定义。王德滋等(1982)提出，火山喷发旋回是指火山活动由初喷期、高峰期、衰退期到休眠期的整个过程。一个喷发旋回往往会包括多期喷发活动，反映火山作用在时间上的演化历史。Jackson(1997)提出，火山旋回是指反映某火山的行为变化的一个规则层序，这一定义指出了火山旋回的3个要点：(1) 火山旋回是一套规则的、与火山作用有关的岩石序列，应具有一定的叠置关系或规律性；(2) 火山旋回是一个火山内部形状变化的外部表象，而且这种变化有一定的规律；(3) 同一火山旋回的物质必须源于同一岩浆源，而在2个旋回之间往往具有一定的间断，表现为构造不整合、喷发不整合或具一定厚度的沉积夹层。

实际研究中，火山喷发旋回的定义服务于研究目的。如研究区域性构造岩浆作用，着眼于区域乃至全球尺度的构造岩浆事件的大的宏观规律，则火山旋回的时空尺度就很宏大，一个火山旋回可能是一个纪或更大的时限跨度(杨帝等，2011)。现在有学者采用岩相来研究火山旋回划分，1套岩相相序组合对应1个旋回，理想的火山岩相表现为爆发相-喷溢相-火山通道相-侵出相-火山沉积相等，但实际中往往只表现其中两三个岩相类型或是某一岩相重复、颠倒等(王璞珺等，2003,2006)。也有人据岩浆的演化规律来划分，岩浆一般演化方向性：从基性—中性—酸性的连续变化或其中部分连续变化,每个旋回对应某一个种类的岩性来确定火山旋回(王力圆等，2013)。本次划分根据研究区内荒田、龙德的钻孔柱状图以及薄片等资料，依据1次喷发旋回对应1套岩性组合来划分峨眉山玄武岩为2个旋回。

1 区域地质

建水县荒田、龙德区域大地构造位置位于杨子准地台与滇东南褶皱带个旧断褶束西延部位，区域内发育NW—SE向和NE—SW向2组断层，并以前者最为发育，也是本区域的成矿构造与控矿构造。后者使矿体的埋深、标高及产状发生了变化，但对矿体无明显破坏作用。褶皱有NW向挂袍山复背斜，次一级褶皱较发育。区域地层仅缺失寒武系—泥盆系和白垩系，其他时代均有出露，矿区主要出露地层有二叠系茅口组(P1m)、二叠系峨眉山玄武岩组(P1-2β)、三叠系火把冲组(T1h)、第四系(图1)。铅锌矿体赋存于二叠系峨眉山玄武岩组与茅口组接触带附近。岩浆活动以华力西期基性喷发岩最为发育(周伟家等，2010；李国武等，1998)。

图1 区域地质概况图

1.1 区域玄武岩特征

区内峨眉山玄武岩主要由玄武质熔岩类和火山碎屑岩类构成。

1.1.1 熔岩类 熔岩产生于火山活动的平稳阶段,由含挥发成分相对较少的岩浆从火山通道缓慢溢出地表冷凝而成(李昌年,2010)。研究区内熔岩主要为基性玄武岩，该岩类主要有气孔-杏仁状玄武岩、斑状结构玄武岩。

(1) 气孔-杏仁状玄武岩：手标本取自龙德ZK2013-120-1孔深度471.00 m处，肉眼观察岩石呈灰绿色，杏仁状构造，加5%稀盐酸裂隙剧烈起泡。镜下特征为：具无斑结构，基质具间粒间隐结构。基质主要由粒径≤0.07 mm×0.30 mm的板条状斜长石和部分蚀变暗色矿物、绿泥石、黑云母、方解石及金属矿物等组成。板条状斜长石杂乱排列搭成格架，沿其格架间充填他形粒状蚀变暗色矿物、显微鳞片状绿泥石、片状黑云母、金属矿物等构成间粒间隐结构。岩石发育次圆状或是不规则状气孔，部分气孔连通，不均匀分布，多数气孔由长石、绿泥石、方解石、绿帘石等蚀变矿物所填充，呈杏仁状构造(图2)。

图2 气孔-杏仁状玄武岩

(2) 斑状结构玄武岩：取自龙德ZK2013-120-1孔深度10.00 m处，肉眼观察岩石呈灰绿色，块状构造，镜下特征为基质具间粒结构。斑晶为粒径小于0.15 mm×0.65 mm的板柱状斜长石，局部轻微绢云母化、绿泥石化，星散分布。基质主要由粒径小于0.03 mm×0.20 mm的细小板条状斜长石杂乱密集排列搭成格架，沿其格架间不均匀地充填他形粒状蚀变暗色矿物构成间粒结构，其中暗色矿物已完全碳酸盐化，仅保留晶形轮廓；斜长石轻微绢云母化，少数黄褐色隐晶质铁泥质不均匀充填。不透明矿物星散分布 (图3)。

图3 斑状玄武岩

1.1.2 火山碎屑岩类 火山碎屑岩属于火山爆发形成的空降堆积的产物,在研究区内主要包括凝灰岩和火山角砾岩2种。

(1) 凝灰岩：标本取自龙德ZK2013-120-1孔深度568.00 m处，肉眼观察为岩石呈灰色，块状构造。镜下特征为凝灰结构，由粒径小于1.80 mm的岩屑(15%)和填隙物(50%)、金属矿物(5%)组成基质，由斜长石微晶(35%～45%)、玻璃质(15%～30%)及绿泥石化矿物构成，碎屑状，均匀分布,以小于2 mm的凝灰物质为主。岩石发育不规则状裂隙，沿裂隙由后生矿物白云石、石英、绢云母及少数金属矿物充填构成细脉(图4)。

图4 凝灰岩

(2) 火山角砾岩：灰黑色火山角砾岩，取自荒田ZK2013-238-6孔深度551.04～581.78 m处，块状构造。中间夹有1层灰白色凝灰岩，角砾大小2.0～5.0 cm，角砾成分为灰岩、玄武岩，星点状黄铁矿化强烈。镜下特征为：主要由粒径2.0～5.0 mm的火山角砾(80%)、粒径小于1.8 mm的火山岩屑(3%～5%)组成，被玄武质火山熔岩(15%)呈孔隙-基底式胶结。火山角砾、火山岩屑呈次圆-次棱角状，成分为强碳酸盐化玄武岩，具少斑结构，斑晶为粒径小于2.0 mm的板柱状斜长石，表面具轻微泥化，星散分布；基质主要由粒径小于0.05 mm×0.25 mm的板条状斜长石杂乱-半平行排列构成交织结构，大部分斜长石已碳酸盐化、轻微绢云母化。火山熔岩与火山碎屑成分一致。岩石发育裂隙，沿裂隙由石英、白云石和少数绿泥石等充填构成细脉(图5)。

图5 火山角砾岩

1.2 岩相特征

区内的二叠系玄武岩纵向上表现为旋回性岩相。基本可分为喷发相和溢流相2类，以溢流相为主，可能由于火山作用间歇期较短，无明显沉积相。区内第一喷发旋回初期火山活动比较强烈，表现为荒田钻孔底部火山集块岩和火山角砾岩以及中厚层的灰色、灰白色凝灰岩；第二喷发旋回火山活动相对平静，以裂隙式溢流为主，表现为厚层状、致密块状玄武岩。

2 旋回划分

2.1 喷发方式

区域内北西走向的区域褶皱构造控制了该区域的峨眉山玄武岩火山活动的分布，该褶皱由于受南部区域红河大断裂的影响，北西端相对开阔，向南东方向越来越紧闭，所以北西端的荒田矿段可能存在3个火山裂隙喷发带，龙德可能相对较少。与褶皱构造相伴随的平行褶皱轴面断裂的发育也是北西端舒展，南东端紧闭。峨眉山玄武岩主要沿着褶皱轴部及次一级构造裂隙呈裂隙-中心式喷发(图6)。

图6 喷发方式

2.2 旋回划分

(1) 根据荒田0102坑道ZK2013-238-6孔的岩性柱状图，将峨眉山玄武岩划分为Ⅰ、Ⅱ 2个旋回，分界点为孔深249.51 m处(图7)。旋回Ⅰ底部为火山角砾岩→玄武岩与凝灰岩互层→气孔构造发育玄武岩→凝灰岩。旋回Ⅱ下部为致密块状玄武岩→凝灰岩→气孔构造发育玄武岩。每个旋回近顶部以凝灰岩示顶，其间见不同程度的星点状黄铁矿化。而互层层数多的特点正是由于“峨眉山玄武岩”岩浆多期次喷发韵律作用所致。

图7 荒田钻孔柱状图

(2) 根据龙德ZK2013-120-1孔的岩性柱状图，将研究区的火山喷发旋回划分为Ⅰ、Ⅱ2个旋回，分界点为孔深249.00 m处(图8)。旋回Ⅰ底部自下而上为气孔、杏仁状蚀变玄武岩→致密块状玄武岩→气孔、杏仁状构造玄武岩→棕红色凝灰岩。旋回Ⅱ自下而上为致密块状玄武→致密块状凝灰岩→杏仁状玄武岩。其间也有不同程度的褐铁矿化、黄铁矿化。

图8 龙德钻孔柱状图

2.3 旋回特征

据以上2个区域的旋回划分，可将建水县的峨眉山玄武岩每个旋回特征描述如下：底部为火山角砾岩厚度变化较大，有的区域甚至缺失(如龙德)，这可能是由于区域离喷发口较远所致。中部的上段一般为气孔、杏仁、斑状玄武岩，下段为致密块状玄武(熔)岩(厚度比较大)，顶部为凝灰岩示顶,可见每个旋回的岩性组合相似(每个旋回近顶部凝灰岩的缺失可能因风化剥蚀所致),如表1所示。

表1 旋回特征

3 与铅锌矿化关系

区域内主要产出铅锌矿，据目前所打的钻孔以及坑道资料可知，该区的矿体主要产于峨眉山玄武岩组底部与茅口组接触面上及其附近玄武质-灰质角砾岩层中，似层状、透镜状产出，表现为层控矿，角砾岩为找矿标志，玄武岩层偶见一定的矿化，但品位偏低(图9)。

图9 荒田地区23号勘探线剖面图

前人研究认为该地区为岩浆期后热液成矿(李国武等，1998；周伟家等，2010)，但是从以上2个钻孔柱状图旋回特征观察，可初步推断区域内铅锌矿应在岩浆期前成矿，也就是喷发开始前或是喷发初期，其理由如下。

(1) 整个柱状图为峨眉山玄武岩层，从空间上来看,无论是纵向(玄武岩层柱状图)还是横向(荒田、龙德)都未见铅锌矿化，只见弱黄铁矿化，说明峨眉山玄武岩成岩时期与铅锌成矿时期并非同时或是有一定间隔期(排除同时期)。

(2) 整个柱状图玄武岩层每个旋回近顶部均出现强烈蚀变(碳酸盐化、硅化等)可能是岩浆期后以富硅和二氧化碳为特征的气液活动所致，如果岩浆岩期后的气液活动带入了成矿元素，玄武岩层间应有相当的矿化，而与铅锌矿的产出特点主要为玄武岩层与灰岩层界面成矿，玄武岩层中矿化品位较低且离界面较近相矛盾(排除后期)，可以推断成矿流体应在岩浆期前，同时矿化部位离界面较近也可推断在成岩初期。综上可初步推断成矿流体应当是岩浆期前，在喷发开始前或是刚开始喷发。那么，峨眉山玄武岩第一喷发旋回的早期火山角砾岩是铅锌矿主矿体的成矿时期，沿褶皱轴面及裂隙喷发中心是寻找主矿体最有利的部位。

4 结 论

(1) 峨眉山玄武岩的主喷发期时限并不长(约为1～2 Ma)(宋谢炎等，2001)，在该区域内可分为2个旋回，早期旋回初期喷发强烈，后期旋回以溢流为主，每个旋回对应一套岩性特征，反应了峨眉山玄武岩的演化规律。

(2) 该区域内铅锌矿的成矿与玄武岩喷发关系密切，通过喷发方式以及旋回的划分，初步推断成矿流体为岩浆期前侵入，褶皱轴面及裂隙喷发中心是找矿有利部位。

(3) 由于峨眉山玄武岩是沿深大断裂呈多期次、多中心裂隙式间歇性喷发、喷溢(张云湘等，1988)，不同地段喷发特征不同，不同岩区的玄武岩喷出环境和岩石组合也具有一定差异，其喷发旋回划分具有一定的区域性，但本区域划分对于全岩区火山喷发旋回划分具有相当的借鉴意义。

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