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第十二节 火山岩与火山构造

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山东处太平洋板块俯冲带上的大陆边缘造山带和郯庐断裂、聊考断裂活动带间,燕山期以来脆性断裂构造活动强烈,导致中生代特别是白垩纪火山岩颇为发育。其广泛出露于胶莱盆地周缘、内部及其相邻的断凹盆地和沂沭断裂带内及鲁西地区各断凹盆地之中。火山活动始于早白垩世早期,止于第四纪早中更新世,以早白垩世中期最强烈,发育超基性、基性、中性、酸性及偏碱性各类型火山岩,分别置于鲁东中生代火山喷发带、潍坊-沂水-郯城中生代火山喷发带、鲁西中生代火山喷发带和临朐-昌乐-蓬莱新生代火山喷发带4个m级火山构造中。火山岩的形成和发展无不受沂沭断裂带、脆性断裂、隆坳和断块构造制约。火山岩分布区赋存膨润土、沸石、珍珠岩等非金属矿产及蓝宝石矿等。
一、中生代火山岩与火山构造,
中生代火山活动处在造山带活动大陆边缘区构造环境中,后期向稳定构造区转移,火山活动由弱到强至渐弱,渐趋稳定。早白垩世早期,火山活动于胶莱盆地外缘及鲁西地区个别盆地,规模小而分散,形成莱阳期火山岩;早白垩世中期,沂沭断裂带及东、西地区均有不同程度的火山活动,鲁东最强,发育齐全,鲁西最弱,形成青山群、大盛群火山岩;早白垩世晚期,火山活动于鲁西和断裂带北及胶莱盆地东部和南内缘。晚白垩世仅发育于胶莱盆地内腹地,规模甚小,形成王氏群红土崖组史家屯段橄辉玄武岩夹碎屑沉积及潜橄辉玄武岩、橄榄玄武岩等。火山岩各岩石地层单位不同地区岩石组合不尽相同,如青山群后夼组在胶莱盆地北缘为英安质火山碎屑岩夹熔岩,而南缘和东缘则为火山碎屑岩夹粗安岩。
(一)火山岩岩石类型
基性火山熔岩类-安山岩类熔岩广布于青山群八亩地组,流纹岩类产于青山群石前庄组,火山碎屑熔岩和熔火山碎屑岩主要产于各地青山群八亩地组、石前庄组。正常火山碎屑岩主要出露于青山群后夼组、八亩地组、方戈庄组。沉火山碎屑岩分布于莱阳群城山后组、杨家庄组和青山群后夼组、八亩地组底部、方戈庄组;火山碎屑沉积岩层状产于莱阳群马连坡组、曲格庄组,代表火山喷发间歇期。潜火山岩类分布于胶莱盆地周缘和沂沭断裂带北部及邹平和平邑火山盆地。
(二)火山岩相
喷溢相广泛发育于青山群八亩地组、方戈庄组,岩性主要为基性-中基性玄武岩-玄武安山岩;爆发相分布于青山群各组,在莱阳群止凤庄组和杨家庄组亦有所见;喷发一沉积相主要见于莱阳群城山后组、马连坡组,王氏群红土崖组史家屯段,其次为青山群八亩地组和后夼组,另外在莱阳群止凤庄组、杨家庄组和大盛群田家楼组亦有所见;火山通道相发育于胶莱盆地,沂沭断裂带之北和邹平火山盆地内,其与潜火山岩、火山机构(V级火山构造)密不可分,多系火山喷发旋回的中后期产物,有裂隙式和中心式两种;潜火山岩相广泛发育于火山岩区及其邻近的沉积岩或变质基底区,以胶莱盆地东缘和沂沭断裂带中北部出露最多。
(三)火山构造
山东中生代火山岩分布区属环太平洋中新生代巨型火山活动带,划分为鲁西中生代火山喷发带、潍坊-祈水-郯城中生代火山喷发带、鲁东中生代火山喷发带等EI级火山构造,各自又包括数个到十余个不等的IV级火山构造。鲁西中生代火山喷发带分布于沂沭断裂带以西的火山岩出露地区,自南而北包括平邑、蒙阴、莱芜、沂源、临朐、邹平6个中生代火山洼地、喷发盆地。潍坊-沂水-郯城中生代火山喷发带呈北北东向展布于沂沭断裂带内,自北向南包括涌泉庄-坊子、凌河-雹泉-官庄、鄘部-马站-高桥、苏村-河口-汤头、李庄-郯城和二十里堡-夏庄6个中生代火山喷发盆地。鲁东中生代火山喷发带是省内规模最大的Ⅲ级火山构造,总体呈北东-北东东向环状沿胶莱盆地周缘展布于诸城、五莲、即墨、莱西、莱阳及海阳西部地区,南延至临沭芦庄,北到龙口水亭,东达荣成俚岛,自南而北包括14个IV级火山构造(火山群):芦庄-黄金斗、望海楼、陵阳-大五楼、马耳山-高阁庄、七宝山-障日山、柏乡-红岛、行村-段村、万第-灵山、 莱西-莱阳、高密、桃村、臧家庄、水亭-随家窑、俚岛。各火山群发育程度不一,以七宝山-障日山和行村-段村火山群发育最全,其次是陵阳-大五楼、莱西-莱阳、柏乡-红岛、马耳山-高阁庄火山群和高密火山洼地,其他火山构造规模小,发育不全。鲁东中生代火山喷发带喷发始于早白垩世早期,结束于晚白垩世晚期,以早白垩世中期最强烈。
(四)火山喷发旋回
中新生代火山活动始于早白垩世早期,于第四纪早中更新世结束,自早到晚划分为莱阳旋回、青山超旋回、史家屯旋回、临朐超旋回和史家沟旋回,青山超旋回又分后夼、八亩地、石前庄和方戈庄4个旋回,临朐超旋回包括牛山、尧山2个旋回,共9个旋回,除莱阳旋回外,其他旋回基本对应组、段岩石地层单位。
(五)火山作用与矿产
中生代白垩纪火山活动强烈。早白垩世早期,在太平洋板块向亚欧板块持续俯冲作用和南东-北西向拉张应力场的控制下,沂沭断裂带和北东向脆性断裂产生强烈活动,导致地下岩浆房聚集的酸性岩浆沿沉积盆地边缘裂隙上涌喷发,形成莱阳旋回早期爆发相酸性火山岩夹层。其后因断裂持续活动,裂隙与较深部的中基性岩浆房沟通,岩浆沿通道上涌,在山间和地堑盆地内发生火山喷发与喷溢,形成莱阳旋回中后期中性、中基性爆发、喷溢、 喷发一沉积的复杂岩石组合。此后火山暂处间歇状态,陆相盆地接受沉积。

图1-12 邹平县印台山由青山群石前庄组火山岩组成,火山口被安山玢岩充填,周围分布火山集块岩

早白垩世早中期,在板块持续俯冲和北东向断裂强烈活动环境下,沉积盆地下陷,首先在胶莱盆地南、北部外缘拉开青山超旋回强烈火山活动的序幕——后夼旋回。其时的沂沭断裂带和鲁西地区仍处于宁静状态。
早白垩世中期,首先在牟平-即墨北东向断裂带与山相家-郝官庄断裂交会处的各山间、地堑沉积盆地,因断裂张性下切活动,盆地急剧沉陷,导致基性、中基性岩浆开始喷溢,形成八亩地下亚旋回基性、中基性、基偏碱性被状复式或单式熔岩流和部分火山碎屑岩,之后强度渐弱,随潜玄武岩侵位而结束下亚旋回;中亚旋回由于岩浆房物质剧增而急速膨胀,压力增大,在中生代各IV级火山构造中迅猛而强烈爆发,形成中亚旋回强爆发兼喷溢相中性、中基性火山碎屑岩和熔岩流。
早白垩世中后期,鲁东中生代火山喷发带内的大多数IV级火山构造和沂沭断裂带北部涌泉庄-坊子及南部李庄-郯城等火山构造范围,处于构造作用渐强、岩浆房上移的环境。随八亩地旋回结束,接踵而至的是石前庄旋回爆发相酸性、中酸性火山碎屑岩,偶有喷溢的熔岩。因物质匮乏,爆发局面短而转入弱阶段的酸性潜火山岩相的火山岩侵位,沂沭断裂带北部部分地区处碎屑沉积阶段,偶有弱的火山喷发,形成大盛群田家楼组的酸性火山岩夹层。随石前庄旋回结束,部分外缘中生代IV级火山构造停止火山活动,活动中心转移到沂沭断裂带北部和胶莱盆地东内缘及南内缘一带。
早白垩世晚期,随断裂构造性质的改变,构造作用减弱,火山活动规模明显收缩,仅在胶莱盆地南内缘、东缘,沂沭断裂带中部以北的火山构造及邹平火山洼地等IV级火山构造内的局部地段有爆发、溢流相和潜火山岩相的火山活动,形成方戈庄旋回的中偏碱性的粗安质火山碎屑岩、熔岩等。
晚白垩世早中期,由于构造活动减弱,岩浆物质倾泻殆尽,火山活动销声匿迹,各地盆地下沉接受沉积,形成晚白垩世王氏群陆相碎屑沉积。中晚期断裂构造再次强烈活动,火山作用再起,但时间短、规模小、强度弱、波及面牟,仅在尚密火山佳地东、西、南缘和柏乡-红岛火山构造中部偏北的一些地区形成史家屯旋回喷溢-沉积的基性玄武岩流的多次喷溢、间歇。后期在莱西-莱阳和凌河-雹泉-官庄等少数火山构造中有小规模潜火山岩侵位。至此,中生代火山活动随史家屯旋回潜火山岩侵位而全部结束。晚期盆地下沉,接受沉积,火山活动进入休眠期。
整个火山作用自早到晚由大陆边缘造山带向大陆边缘弱造山带和板内稳定非造山带转移。火山活动中心在早白垩世早期由东向西迁移;中期鲁西、沂沭断裂带由南向北迁移,鲁东由东向西、由盆地外缘向内缘迁移;晚期和晚白垩世均向盆地内部转移,范围逐渐缩小。
青山群后夼组、石前庄组的酸性、中酸性火山碎屑岩普遍具蒙脱石化、沸石化,是膨润土、沸石矿的赋存层位,其内珍珠岩矿亦颇可观。
二、新生代火山岩与火山构造
山东新近纪火山活动于临朐-昌乐-蓬莱地区,第四纪萎缩于蓬莱一带。新生代火山岩分布区主要为临朐-昌乐-蓬莱新生代火山喷发带。其与燕山晚期岩浆侵位的频率和规模一脉相承,火山活动区的迁移特色和环境转移改变与岩浆侵位活动所处构造部位一致,即太平洋板块向亚欧大陆板块俯冲过程中,导致脆性断裂强烈活动,从而产生大规模岩浆侵位和诱发强烈火山活动。
(一)火山岩岩石类型
火山熔岩类主要有玻基辉橄岩、橄榄霞石岩(霞石苦橄岩)2种超基性熔岩,被状产出于临朐群尧山组。前者见于蓬莱,后者出露于栖霞唐山硼和大、小方山一带。橄辉玄武岩、碱性橄榄玄武岩、气孔(杏仁)状玄武岩呈被状产于临朐群牛山组、尧山组和第四纪史家沟组。少见者有橄榄粗玄岩、碧玄岩和拉斑玄武岩,呈夹层产于临朐一带的临朐群牛山组和尧山组。偶见苦橄玄武岩于无棣大山第四纪史家沟组。
(二)火山岩相
喷溢相广泛发育于临朐群牛山组、尧山组,第四纪史家沟组内。熔岩被主要见于临朐群牛山组、尧山组,第四纪史家沟组出露区,系宁静式多次火山溢流物,构成复式被状岩流。岩性主要为基性-中基性玄武岩-玄武安山岩,分布范围大,延伸稳定,纵横向变化小,岩石顶面平坦,常见气孔杏仁构造和红色氧化壳。单层厚几米至十余米,牛山组喷溢22次、厚290米,史家沟组喷溢6次以上、厚120米。多构成平顶山、桌状山等特殊地貌形态。爆发相是最常见的火山岩相,崩落堆积在临朐群牛山组、第四纪史家沟组等中心式火山机构近侧,多系集块至角砾级碎屑熔岩。
(三)火山构造
山东新生代火山岩主要分布在临朐-昌乐-蓬莱新生代火山喷发带。该带南起沂水卞山,向北经安丘太平山、留山,越沂沭断裂带至北部蓬莱马格庄及栖霞大方山、唐山硼一带;西起于临朐牛山,东经昌乐方山、潍坊望留,至昌邑朱里,断续长近300千米,西部宽20千米,东部最宽1千米,总体呈北东向展布。发育有新近纪临朐群牛山组、尧山组和第四纪更新世史家沟组一套喷溢相的碱钙性-钙性被状基性橄榄玄武岩、碱性橄榄玄武岩和超基性橄榄霞石岩、霞石苦榄岩等复式岩流。自早到晚、自西向东由基性碱钙性岩向超基性钙性岩演化。火山活动西部始于中新世早期,结束于上新世中晚期;东部始于上新世早中期,结束于更新世中晚期。裂隙式多次宁静式溢流,自早到晚经历强喷溢-间歇-弱喷溢-间歇-弱喷溢的活动过程,自西向东迁移,属板内喊性玄武岩系列,多构成平顶山、桌状山等地貌形态,包括牛山-望留-朱里、卞山-太平山-留山、大方山-唐山硼和北沟-马格庄4个新生代火山台地(IV级火山构造)。
(四)火山喷发旋回
新生代火山喷发旋回主要为临朐火山喷发超旋回,发育于临朐-昌乐-蓬莱新生代火山喷发带各IV级火山构造内,活动于新近纪中新世和上新世,包括牛山、亮山旋回,史家沟火山喷发旋回仅发育于北沟-马格庄火山台地内和无棣大山,活动于第四纪中更新世早期。
(五)火山作用与矿产
新生代新近纪中新世,太平洋板块俯冲片进入板内稳定陆块之下,在南北向拉张应力制约下,沂沭断裂带中、北部地区,基性岩浆沿构造薄弱带多方向大面积喷溢,形成临朐群超旋回的牛山旋回喷溢相被状复式玄武岩流,组成牛山-望留-朱里和卞山-太平山-留山火山台地。火山活动时间短、范围大、强度小,系多通道多次宁静溢流。中新世中晚期,火山处在休眠间歇期,局部湖盆接受沉积形成临朐群山旺组沉积,上新世火山活动再次复活,西部的大方山-唐山硼和北沟-马格庄一带为超基性岩浆喷溢,形成尧山旋回的被状橄榄霞石岩、霞石苦橄岩及玻基辉橄岩复式岩流。时间短,规模和强度小,由于断块作用,西部多被剥蚀呈残留状,至此上新世晚期火山活动结束,沂沭断裂带及鲁西火山构造内火山活动全部结束。
第四纪更新世早中期,火山活动中心仅限于半岛北部沿海地区的北沟-马格庄火山台地和西部无棣大山一带,基性岩浆沿上新世火山通道快速喷溢,形成史家沟旋回被状玄武岩复式岩流。
牛山组、尧山组、史家沟组中的玄武岩可开发利用,昌乐一带的尧山组玄武岩内产蓝宝石矿。