琼北地区北西方向长流仙沟断裂带晚第四纪活动及与火山活动关系的讨论.docx

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琼北地区北西方向长流仙沟断裂带晚第四纪活动及与火山活动关系的讨论

琼北地区北西方向长流_仙沟断裂带晚第四纪活动及与火山活动关系的讨论

琼北地区石山组玄武岩及其熔洞形成机理初探

崔玉超

（）安徽省勘查技术院,安徽合肥230041

摘要:

介绍了琼北地区石山组玄武岩的化学成份,初步认为石山组玄武岩形成的构造环境属大陆板内裂谷

（）环境。

分析了玄武岩熔洞的形态特征和分布规律,初步认为沉积蜂窝型熔洞是熔岩流舌在冷凝沉积过程

（）中,挥发成份无法释放到大气中,产生气泡冷凝形成空洞,分布在熔岩流舌底部或侧部的内接触带中。

隧

道型熔洞为残留的岩流空洞或岩流管道,它是岩浆运移的残留通道。

关键词:

石山组玄武岩;海南熔洞;琼北地质构造

+文献标识码:

A文章编号:

1671-6558（2009）04-27-05中图分类号:

P542.36

PreliminaryStudyonBasalt’sMineralCompositionand

CaveFormationofShanshiinNorthHainanIsland

CuiYuchao

（）GeologicalExplorationTechnologiesInstituteofAnhuiProvince,HefeiAnhui230041,ChinaAbstract:

Thispaperintroducesthebasalt’smineralcompositionandchemicalcomponentofShanshiformationinnorthHainanislandandpreliminarilythinksthatgeologicalenvironment,inwhichthebasaltofShanshiformationisformed,ismainlandintraplaterift.Thispaperalsoanalyzesthemorphologicalcharacteristicsanddistributionlawofbasaltkarstcavesandpreliminarilyconsidersthatthehoneycomb-typekarstcave,whichisanemptycavecon2densedbyairbubblesproducedbylavaflow’svolatileelementwhichcannotbereleasedtoatmosphereduringthecondensationoflavaflow,distributesinthecontactbeltsofthebottomorsideofthelavaflow.Thetunnel-typelava,whichisresidueemptycaveorpipelineoflavaflow,istheresiduepathwayofmagmamovement.Keywords:

basaltofShanshiformation;Hainan’scaveformation;geologicstructureinnorthHainan

0概述,可划分为18个喷发韵律,11个喷发旋山喷发活动

回,每个旋回大体与地层单位中的一个岩性组相当,琼北地区石山组火山群位于海口市区的西南,

在石山、永兴两镇境内,是我国为数不多的全新世石山组玄武岩为第11喷发旋回的产物。

石山组玄（）距今1万年休眠火山群之一。

区内火山群面积武岩主要为橄榄玄武岩、辉石橄榄玄武岩、气孔状橄

2约为108km,分布着大小40余座各种类型的火山榄玄武岩、石英拉斑玄武岩,橄榄拉斑玄武岩等。

岩锥和30余条熔岩隧洞。

整个琼北地区共有21次火石呈深灰色,浅灰黑色,斑状结构,块状构造,致密

收稿日期:

2009-09-14

（）作者简介:

崔玉超1963-,男,安徽萧县人,工程师,主要从事岩土工程勘察和施工工作。

块状构造、气孔或杏仁构造。

表1为部分化验结果。

由表样本进行了化学分析

虽然专家和学者们对玄武岩的形成做了大量的1可知,石山组玄武岩的SiO含量为46.81,53.862-2-2研究;也对玄武岩的工程问题和施工对策进行过分×10,帄均为51.64×10,属基性岩类;AlO含23-2-2析和论述,但在公开发表的刊物上还没有关于玄武量为12.91,16.00×10,帄均14.12×10;

-2岩熔洞成因的文章。

特殊地质条件下形成的石山组FeO含量为0.70,9.55×10,帄均为2.90×23-2-2玄武岩熔洞,不仅是一个奇特的景观,也是少见的地10;FeO含量为1.72,10.11×10,帄均为8.03

-2-2质现象,有时对工程建设还有危害。

对其进行研究×10,MgO含量为4.22,9.33×10,帄均为7.-2-2并揭示其形成规律有利于工程建设及人们观赏,这09×10;CaO含量为6.97,9.14×10,帄均为

-2-2里只是对火山岩熔洞的特征和形成机理作初步的分8.34×10;NaO含量位于2.52,4.04×10之2-2析。

间,帄均为3.16×10;KO含量为0.54,1.95×2

-2-21石山组玄武岩形成的构造环境10,帄均为1.27×10;TiO含量为1.60,3.082王五-文教深大断裂将海南岛分成海南中部隆-2-2×10,帄均为2.09×10。

各种成分的帄均值与起区和琼北新生代断陷盆地两个三级构造单元,琼中国东部玄武岩帄均值相比,SiO、FeO略高,2北断陷盆地内的断裂主要有北东东、北西、北东和南AlO、FeO、NaO、KO略低,FeO+FeO相差不2323222北向4组,其中以北东东和北西向断裂为主,它们不多。

同中国东部裂谷型玄武岩的帄均化学成分更加仅控制着断陷盆地的展布方向和盆内次一级隆起和接近,总体与世界大陆裂谷型玄武岩的帄均值相当,坳陷的分布,同时还控制着新生代基性岩浆的活动。

显示了SiO偏高,碱和PO略低的特点。

而同大洋223据区域重力资料,琼北断陷盆地的地壳较薄,莫霍面拉斑玄武岩KO含量0.24×10-2、PO含量0.21225深度为31,33km;海南中部隆起区,地壳明显增厚,-2×10相比,石山组玄武岩KO和PO含量明显225莫霍面深度为34,35km,从南往北地壳减薄,莫霍偏高,显示出大陆玄武岩的化学特征。

在TiO—2面逐渐上隆,反映海南岛上地幔与地壳之间是个起PO—KO三角图解中,岩石的投影点主要落入大252伏的界面。

海南中部隆起属幔坳区,琼北断陷盆地陆拉斑玄武岩区,仅有少数落入大洋拉斑玄武岩区,属幔隆区,琼北上地幔的隆起导致岩石圈的拉张,造比较靠近大陆拉斑玄武岩与大洋拉斑玄武岩的分界成区域上地壳张裂下陷,形成大陆裂谷,成为控制琼线,如图1所示。

在里特曼—戈蒂里图解上,岩石的北新生代火山岩活动的特定构造环境。

现从岩石的（）投影点主要落入A区板块内部稳定构造区,有少主要元素、微量元素两个方面对石山组玄武岩形成数分布在B区和C区,但都比较靠近分界线,如图2的构造环境作初步分析。

所示。

这些特征说明,石山组玄武岩形成于较稳定1.1岩石主要元素的大陆构造环境中。

收集了石山组玄武岩具有代表性的33个岩石

表1石山组玄武岩化学成分表

岩性石英拉斑玄武岩

样号412SS1SS2SS3SS4YX1YX2YX3YX4长YQ道YQ文YQ

序号123456789101112SiO52.4453.2352.2149.7553.4351.8952.1052.9052.5552.0753.8653.552AlO13.6514.4814.1414.5013.6013.7514.9515.1513.5513.3014.9514.6723FeO2.343.133.039.551.712.563.083.205.824.082.951.9923FeO9.107.947.981.728.838.407.587.566.127.787.528.35岩MgO7.236.706.566.428.127.676.704.227.257.665.246.40石CaO8.477.867.838.676.977.268.008.358.458.748.358.47化学NaO3.113.253.313.242.853.152.522.912.642.803.533.272成KO1.431.921.901.450.720.580.600.810.580.900.640.542分-2MnO0.170.140.160.180.200.190.120.120.180.150.180.1510TiO2.302.402.402.632.001.951.701.901.601.881.591.592

PO0.450.250.300.450.400.500.260.360.230.200.2225

CO0.050.032

HO0.040.220.161.140.841.501.741.091.200.662

总量100.73100.6599.9899.7099.6799.5099.3599.6299.0099.62100.0999.87

表2为石山组玄武岩与世界主要构造环境火山

1.2岩石微量元素岩微量元素帄均值分析比较结果。

由表2发现,石

试验收集了石山组玄武岩11个岩石样本做微山组玄武岩强烈富集Ba、Sr、U、Th、Ta、Nb和K等不量元素含量谱分析,图3和图4为主要微量元素所相容大离子亲石元素,与产于不同构造背景中的玄构成的构造环境判别图。

分析结果显示,石山组玄武岩微量元素对比结果显示,石山组玄武岩微量元

（武岩微量元素的含量变化不大,与维氏基性岩玄素的丰度和比值与大陆裂谷环境的玄武岩十分相

）武岩帄均值对比,具有如下特征:

岩石中Au、Ag、近,而与其它构造背景产出的玄武岩略有差别。

综Cu等元素含量比维氏值略低,而Ta、Rb、Hf、Sc、U上所述,石山组玄武岩形成的构造环境属大陆板内

裂谷环境。

等元素含量比维氏值高,其余与维氏值相近。

-6（）表2石山组玄武岩及世界各种构造环境火山岩微量元素平均值×10

低钾拉斑玄武岩大陆裂谷洋岛拉斑大洋碱性拉斑高铝拉斑石山组玄武岩组分洋脊岛弧拉斑玄武岩碱性玄武岩玄武岩玄武岩玄武岩帄均值

Rb15312003338

Sr3503301352253501500800527

Ba1150170700500523

V0.10.150.40.50.750.2

Th0.180.51.54.04.53.7

Zr8560200800300220125100

K×1040.55×104×1040.95×1040.331.370.12×1041.09×104

Hf1.143.442.935.28

25855014010010015025Ni

Co3220306030255047

Cr300501604002506740168

Yb4.01.94.41.71.71.52.71.9

La3.93.333541731.47.210

Rb/Sr0.0070.0220.0890.130.0450.072

K/Ba1096632162828

K/Rb116066017655420333

Th/V1.83.33.88.06.01.9（）1.01.77.5321120.0La/YbN4.23.72玄武岩熔洞形成机理初探

通过前述对石山组玄武岩化学成分的分析,可

以推断岩浆喷发过程中岩浆岩的流动状态;通过对

玄武岩熔洞的形态分析,可以推断其形成过程。

综

合分析,可以初步判定琼北地区玄武岩熔洞的形成

机理。

2.1玄武岩熔洞的地质表现

在特定的大陆板内裂谷环境产生的基性熔岩

流,其特点是二氧化硅低、粘度小、流动性大,易形成大面积、帄缓的火山岩地貌熔岩被,进而形成火山岩

6葡萄状熔岩钟乳图特殊的原生构造———玄武岩熔洞这一地质景观。

2.1.2隧道型熔洞2.1.1沉积蜂窝型熔洞

（）在中线高速K8+500,K13+000永兴镇附为了分析玄武岩熔洞的特征,沿着拟建的中线高

近,有多条熔岩隧道,长度从数百米至数千m。

其速路进行考察,沿途经过十多个采石场,从开采断面

（）中,在永兴互通立交K8+500,K9+000的西侧,上可以看出,玄武岩熔洞呈似层状大面积产出。

在空

有一条呈北北东向的熔岩隧道,因泥砂淤积洞口呈间上,由无数个大小不等、形态各异、连通或不连通的

半圆形,现状洞口宽7,8m,洞口高2,3m,洞深不小熔洞和大熔洞群组合而成。

局部地段具有多层结

详。

洞口顶部断面帄直,洞顶发育多组节理裂隙,裂构、斜竖方向分支,呈不规则状产出。

洞高多在十几

隙面帄直,裂隙张开,裂隙宽度在0.5,2.0cm,无充公分至1m,洞宽从几十公分至数m。

在石场的顶部,

填物。

洞顶偶有掉块发生,在洞口杂乱堆积几十公地质雷达及高精度磁测也有熔洞的异常反映,说明熔

分至数米的塌落块石,呈棱角状,该洞口为隧道型熔洞群向外延伸,熔洞成群似层状、大面积蜂窝状产出,

洞顶部坍塌形成的熔洞天窗,其反方向的熔洞已经我们称此类熔洞为沉积蜂窝型熔洞。

在近水帄方向

坍塌,被当地群众填埋。

此熔洞形态像隧道,我们称上断断续续地延伸数十米至数百米,整个熔洞群面积

22此类熔洞为隧道型熔洞,如图7所示。

可达几十m至数千m,沉积蜂窝型熔洞的形态如

图5所示。

在熔洞内,如图6所示,可见葡萄状熔岩

钟乳,大小不等,密密麻麻;颜色多呈铁褐红、浅灰黑

色;表面形态较光滑、质地坚硬。

图7隧道型熔洞

2.2沉积蜂窝型熔洞形成过程分析

基性岩浆从火山通道流出到达地表后,呈赤热

的层状或舌状体。

在重力作用下,沿沟谷、斜坡向下图5沉积蜂窝型熔洞

为一个基本沉积单位。

熔岩流的速度不等,最大可,大小不等,杂乱堆积,熔岩陷坑如图8棱角状块石

所示。

达10km/h,延续时间由数小时以至数月之久,熔岩

厚度由数米至数百米。

每个层状或舌状熔岩流在流

动、冷凝沉积过程中,随着压力的减小、温度的降低,

熔岩流上部的挥发成份很容易释放到空气中;而在

熔岩流底部、侧部的挥发成份,无法释放在大气中,

易形成气泡,冷凝后形成空洞,密集地分布在熔岩流

的底部或侧部与原始地形接触的内接触带中,在内

接触带形成大面积似层状沉积蜂窝型熔洞群。

熔岩

流具多期性,多个熔岩流叠加沉积,常见沉积蜂窝型熔洞群具有多层结构。

图8熔岩陷坑2.3隧道型熔洞形成过程分析3结语熔岩流暴露在大气中,表面不断冷凝固结成硬（）1玄武岩熔洞是火山岩在冷凝沉降过程中形壳。

而在硬壳之下的熔岩流仍然处于熔融流动状成的,为原生构造,是一种特殊的地质景观。

态,沿着斜坡地形在重力作用下继续向下流动,当上（）2根据岩石的化学成份,石山组玄武岩为基游熔岩流停止补给时,熔融的熔岩流流出后便形成性岩,其形成的构造环境属大陆板内裂谷环境。

岩流空洞或岩流管道,形态上像隧道,便形成了所谓（）3隧道型熔洞为硬壳岩下的熔岩流流出后,的隧道型熔洞。

当炽热的熔岩流流出后,由于冷空形成的岩流管道,它是岩浆运移的残留通道。

气的进入,并向压力小的地方逃散形成对流时,可使（）（）4沉积蜂窝型熔洞是熔岩流舌在冷凝沉岩流管道内壁变得光滑,并可能发育熔岩钟乳。

由（）积过程中,熔岩流舌的底部或侧部的挥发成份无于冷凝收缩作用,也易形成柱状节理。

形态表现为,法释放到大气中,产生气泡,冷凝形成密集的蜂窝状熔洞内壁较光滑,侧壁可见岩浆流动冲刷的痕迹,为熔洞,主要分布在熔岩流底部或侧部与原始地形接凸痕,长短不一,粗细不均,其间距多在2,5cm,方触的内接触带中。

向大致与熔洞的延伸方向一致。

参考文献2.4熔岩陷坑形成过程分析[1]肖龙,许继峰.川西北松潘一甘孜地块大石包组玄武岩

（）在拟建的中线高速K12+300,K12+500傅（）成因及其形成构造背景岩石学报[J].2005,216:

1539

（）任村附近,分布一个长轴南北方向60,70m,短-1545.

[2]张建龙,蒋少涌.辽河盆地欧利坨子富钾质火山岩特征（）轴东西方向40,50m的熔岩陷坑,坑深8,12m,（）与成因探讨[J].高校地质学报,2006,122:

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其形成过程为,熔岩[3]朱红雷.浙江省第三系玄武岩的工程地质特点及其对策

（）流由于冷凝收缩作用,在洞内引起节理发育,节理通[J].资源环境与工程,2008,22增10:

70-75.常为六角形柱状节理,在长期地质的岁月里和重力（）责任编辑:

段兆英的作用下,洞顶岩石沿节理进一步破裂,产生掉块,

坍塌形成熔岩陷坑。

在坑边、坑顶四周发育环状裂