辽宁省绥中县永安堡盆地火山活动旋回和火山构造特征

张小勇 陈德兵 宋 鹏 王庆喜 李永红

（1.核工业240研究所；2.中核（沈阳）科技有限公司）

辽西地区中生代火山造山运动强烈，火山活动划分为早侏罗世兴隆沟期、中侏罗世蓝旗期、白垩世义县期3个火山旋回，永安堡盆地为白垩世义县期火山旋回背景下形成的产物，具有喷发范围广、持续时间久的特点，为辽西地区典型破火山口构造之一。永安堡火山盆地跨越辽宁、河北两省，主要位于辽宁省绥中县西部，盆地西部涉及河北省青龙县。盆地平面上呈近东西向椭圆状，东西长约为38 km，南北宽约为19 km，面积为700 km2，由2个破火山及盖顶侵出穹隆叠置而成。地形地貌属于燕山山脉东段，主要为中—低山区，海拔高度在400~1 100 m。

1 永安堡火山盆地特征

1.1 基底

永安堡盆地位于山海关穹隆之上，基底岩石（图1、表1）包括上太古界遵化岩群的牛心山片麻岩、山海关花岗岩、温杖子花岗岩，分布在和尚房子、明水乡、山海关一带。

1.2 盆地盖层

永安堡盆地盖层由侏罗系髫髻山组和白垩系的义县组组成，见表1。

（1）髫髻山组分复成分砾岩段和安山岩段，沿盆地西北部、西南部边缘零星分布。复成分砾岩段砾石成分主要为石英、花岗岩和少量脉岩，砾径为0.50~20 cm，胶结物为砂质和泥质，厚度变化大；安山岩段为深红色安山岩、斑状安山岩夹流纹质凝灰角砾岩、安山集块岩。

（2）义县组分2个岩性段：一段（K1y1）为裂隙式火山喷发堆积，下部以灰紫色、灰色、灰绿色、深灰色气孔杏仁状粗安岩、粗面岩、英安岩构成的多个熔岩流，下部夹有粗安质与英安质角砾岩或集块岩和粗安质熔结凝灰岩，与下伏白旗组地层呈喷发不整合接触，厚50~800 m；二段（K1y2）为中心式破火山口喷发堆积，上岩性为灰紫色、暗紫色石英粗面质、流纹质（含角砾）熔结凝灰岩为主，局部夹有球粒流纹岩，上部相变为浅灰色、灰白色、灰绿色流纹质凝灰岩。与下伏一段地层呈喷发不整合接触，厚度变化较大，最大厚度达750 m。

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2 早白垩世义县期火山活动旋回

该旋回由义县组地层组成，火山活动强烈，喷发物堆积厚度大，岩性主体为流纹质和石英粗面质熔结凝灰岩、角砾凝灰岩、凝灰岩和粗面岩、流纹岩及流纹质玻璃岩。角度或微角度不整合于前侏罗纪地质体及髫髻山组之上。火山活动晚期潜火山及火山—侵入岩浆活动过程中伴有内生金属矿产及放射性矿产。火山活动具多阶段特征，据火山机构之间的叠置关系，研究分析火山活动强度、火山岩及沉积物的地质特征、盆地塌陷强度、盆地演化等因素后（图2），可进一步分为2个亚旋回，二者火山岩呈喷发不整合接触。

下亚旋回包括2个火山活动期，主体为一套粗面质、粗面英安岩质火山岩系，局部发育火山泥石流堆积，火山活动以溢流式为主，火山机构类型为裂隙—中心式。上亚旋回包括3个火山活动期，火山活动以中心式强烈爆发为主，形成大规模的浮岩流堆积。主体岩性为流纹质熔结凝灰岩及石英粗面质熔结凝灰岩，火山机构类型为中心式破火山，破火山中晚期侵出岩穹发育。永安堡盆地以石英粗面质和碱性流纹质熔结凝灰岩交替堆积为特征，堆积最大厚度大于2 830 m，形成2个大型破火山。

3 火山构造特征

火山构造系指一定时间、一定空间内形成的与火山作用有成因联系的各种产物及其构造的总和。本区区域火山构造属大兴安岭—燕山中生代岩浆活动带，发育永安堡火山喷发盆地和次一级的龙门山破火山、南背阴山破火山（图3）［1−2］。

3.1 龙门山破火山

该破火山位于永安堡火山喷发盆地东部，由早白垩世义县旋回火山岩组成。平面上呈一近东西向椭圆状，东西长约为21 km，面积约为400 km2，受东西向断裂控制。基底岩石为太古宙变质岩系。该破火山具有独特的地貌景观，表现为清晰地环状山脊（R1、R2、R3、R4），显示了破火山的大致轮廓。破火山边缘环状岩墙围成的椭圆形轮廓，清晰的勾绘了破火山边界，限定了火山活动产物的分布，内环岩墙反映了破火山口的位置。

3.2 南背阴山破火山

该破火山位于龙门山破火山西部，由早白垩世义县旋回火山岩组成。平面上呈一近南北向椭圆状，东西长约为15 km，南北宽约为20 km，面积约为300 km2，受东西向断裂和北东向控制。基底岩石为太古宙变质岩系。破火山东部多个半环状岩墙的发育（R5、R6、R7），清晰显示了破火山的大致轮廓，边缘环状岩墙围成的椭圆形轮廓，清晰地勾绘了破火山边界，限定了火山活动产物的分布，中心圆状斑岩体反映了破火山口的位置。

3.3 堆积序列

上述2个火山机构由义县组火山岩系构成，主要为一套酸性火山碎屑岩，不整合于太古宙变质岩上。底部为暗紫红色砂砾岩、砂岩、安山岩和流纹质凝灰岩；中部主要为流纹质熔结凝灰岩，少量流纹岩、沉凝灰岩和细砂岩；上部为碱性流纹质熔结角砾凝灰岩、熔结凝灰岩及少量碱性流纹岩。堆积层序外老内新，呈环状、半环状围绕破火山中心分布，堆积序列反映火山活动经历了2个主要喷发阶段。

3.4 岩性岩相特征

该火山已遭受较强剥蚀，所保留岩相类型主要有火山碎屑喷溢相、喷发沉积相、潜火山岩相和火山—侵入相。喷溢相分布局限，早期阶段为安山岩、且为水下堆积，发育较好的枕状构造和熔积岩，反映永安堡盆地火山活动时已是一个拗陷沉积盆地；晚期阶段为碱性流纹岩，岩流规模很小，分布于火口附近。喷发沉积相发育在永安堡一带，主要岩性为细砂岩，凝灰质砂岩和沉凝灰岩；潜火山岩主要为碱性流纹斑岩、正长斑岩、石英正长斑岩，呈半环状岩墙产出；火山侵入相为碱性花岗岩和碱性花岗斑岩，分布于破火山中心或呈岩墙分布于火山边部。不同岩相在空间配置上具有规律性，以火山侵入相碱性花岗岩为中心，向外依次为火山碎屑溢流相、环状岩墙、喷发沉积相。这些岩相有规律的组合形式清晰地反映了破火山的整体轮廓。

3.5 火山断裂及蚀变矿化

该火山机构断裂发育，主要表现为环状、半环状或席状岩墙。自外向内有四条之多，岩墙为碱性花岗斑岩、正长斑岩和石英正长斑岩。反映火山活动过程中火山曾发生过多次沉陷。与这些环状断裂有关的蚀变和矿化较发育，主要有硅化、钾长石化、萤石化和黑云母化。矿化类型有锡石、黄铁矿及黄铜矿等，其中锡石是主要的矿化。

4 火山活动过程恢复

早白垩世时期，永安堡处于山间洼地构造环境，堆积了一套河湖相碎屑沉积岩，随着拗陷的加剧，最终导致基底破裂，发生火山喷发。首先溢出少量安山质岩浆，继之是碱性岩浆的强烈爆发，形成火山碎屑物的空降堆积和火山碎屑流堆积。大量火山物质喷出后，火山活动暂时停息，但由于高位岩浆房部分被抽空，在重力作用控制下，在拗陷盆地与隆起基底的转折部位发生断裂，使火山整体发生沉陷，在洼陷较深的火山中心沉积了一套砂岩和沉凝灰岩。经过短暂的停息后，火山再次强烈爆发，首先在火山中心形成碱性流纹质熔结凝灰岩。然后发生阶段性塌陷，正长质岩浆沿环状断裂填充，形成多层环状岩墙，这些岩墙清晰地勾绘出了破火山的轮廓。这些碱性流纹质岩浆爆发后，火山活动强度明显减弱，有少量碱性流纹岩和碱性流纹质潜火山岩发育。最后火山再次发生整体沉陷，碱性流纹质岩浆沿着盆地边缘半环状断裂和火山中心侵入，形成外环岩墙和火山中心式侵入体，标志着火山活动基本结束。火山期后，山海关隆起总体处于上隆状态，火山遭受风化剥蚀及构造破坏。残存目前已达中深剥蚀程度的火山机构面貌。

5 铀矿化特征

永安堡火山盆地内共发现铀矿化点5个，铀异常点41个，这些铀矿化（异常）规律明显，主要分布于破火山口附近潜火山岩脉及火山岩接触断裂蚀变带之中［3］，整体受破火山环状构造控制，潜火山岩脉体与围岩接触面普遍存在赤铁矿化、硅化、黏土化和零星的萤石化、黄铁矿化等热液蚀变现象。前人测得盆地存在2个阶段铀成矿期，主要成矿期富铀矿体的U−Pb年龄为121 Ma，次要成矿期U−Pb年龄为76 Ma，这与粗安岩、流纹斑岩及正长斑岩的活动时间大致一致，说明铀与早白垩世火山岩为同一岩浆源。多数铀异常的分布与燕山晚期潜火山岩的侵入关系密切，一般铀异常发育地段潜火山岩集中出现［4−5］。断裂构造不仅控制了碱性脉体产出特征，也为铀的运移和富集提供了一定的空间。

6 结 论

（1）早期近东西向断裂构造带为太古代花岗岩凸起上发育的1条基底断裂带，不仅控制着盆地的产出规模和形态，而且沟通着深部基岩。

（2）早白垩世义县期火山活动具有多阶段喷发与沉陷特征，下亚旋回裂隙式火山喷发为次级破火山环形构造的发育奠定了基础；上亚旋回3次火山中心式爆发晚期有利于潜火山岩沿裂隙大规模充填。

（3）破火山边缘环状岩墙清晰的勾绘了破火山边界，限定了火山活动产物的分布，铀矿化围绕岩墙呈环状展布。

（4）盆地内太古代古老结晶基底、早白垩世火山岩盖层及晚期碱性潜火山岩中普遍铀含量较高，铀源体充沛。破火山环状岩墙与火山岩碎裂接触面热液蚀变强烈，往往存在较为集中发育的铀矿化（异常）。