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位于黑龙江省黑河市的五大连池火山群,以远离岩石圈板块边界、位于板块内部、以小规模火山锥成群出现为特征,从2.076Ma前开始到1720-1721年断续有喷发活动,形成了14座主火山锥、11座盾形火山和五个湖泊。五大连池的每一座火山仅由一次喷发形成锥体,这样的火山被命名为单成因火山。 从1936年小仓勉对五大连池的系统地质研究开始,许多学者在本区进行了火山地质、岩石化学、地震构造等多方面的研究,但目前对单成因火山的研究尚存在疑惑甚至空白。本研究在野外地质地貌调查基础上,结合遥感解译、软件模拟、同位素年龄、历史文献记载等,探讨五大连池板内单成因火山机构的组成、结构、形成过程、活动规律及控制因素,分析和探讨这一单成因火山群的发育机制和区域岩浆房特征。 五大连池火山活动属于大陆板内裂谷的火山活动,俯冲板片的停滞、大兴安岭的不断隆起和松辽裂谷的不断坳陷,导致五大连池地区的构造不稳定,深大断裂与次级断裂广泛发育,上隆地幔部分熔融产生的原生岩浆上涌,可能在地下8 km之内发育高位岩浆房。 松辽盆地西北缘的北西向和北东向断裂为岩浆的上涌提供了通道,在断裂交汇处破碎程度最高,因此岩浆最早沿断裂交点及断裂走向上的地表破碎带迁移到地表,火山锥的分布呈棋盘式格局:卧虎山-笔架山-老黑山-火烧山-尾山、南格拉球山-北格拉球山、卧虎山本身的四座火山锥均严格地按照北东向分布,且卧虎山-笔架山-老黑山-火烧山存在由南西向北东依次喷发的规律;大部分盾火山按北东、北西两组方向排布;不同火山锥之间的叠置示其活动先后次序。 玄武岩熔岩沿断裂发生喷溢,首先在锥体周围形成类似帽檐的地平熔岩台地,之后中部中心式喷发一次,形成相对高度30-200 m的小规模火山锥。有的火山锥成对出现(东西焦得布山、南北格拉球山等),有的火山可见多个火山口(如卧虎山4个火山口,笔架山有3个火山口),是火山裂隙式喷发的直接证据。 在一次喷溢形成锥型后,熔岩溢出通道闭塞,后续熔岩再次溢出受阻,沿断裂迁移一定距离后再喷溢出,可能冲破先期熔岩锥一侧,重复活动形成相互叠置的不规则锥体;或与原锥体相距较远形成新的独立火山锥。正是由于不同喷发期间的熔岩通道难以形成优选通道,不同批次的岩浆通道系统多变,火山口常横向上迁移,并受区域断裂影响,火山喷发在大区域内散布。 五大连池地区形成的火山地貌主要由熔岩流控制,特别是在新期熔岩台地上,保留了发育完好的多种熔岩地貌微地貌,各批次溢出的熔岩流单元边界和叠置关系清晰。本文研究通过对五大连池新期熔岩台地的野外实地考察和遥感图像解译,修正和重绘了前人对新期熔岩台地的流动单元划分;分析玄武质熔岩流表面形态从结壳到渣状,可能的变化因素包括熔浆自身的物理化学性质变化、地形和水的作用等;分析了喷气锥和喷气碟的形成过程;认为新期火山活动前,区内的水域很可能不是河流而是更宽阔的湖沼;此外,计算老黑山和火烧山熔岩流占喷发物总体积比近90％,即五大连池的新期玄武质火山活动以岩浆溢流为主。本区火山活动的根本成因在于中国东北地下上涌的软流圈物质形成“蘑菇云构造”,其中央顶部位于松辽盆地之下,导致了盆地内中侏罗世‐中白垩世的大规模火山活动;当盆地盖层增厚、逐渐沉降,“蘑菇构造”顶部受压,喷发受阻,转为从盆地外围断裂充分发育、沉积厚度较小的西北和东南喷发,形成五大连池及其附近区域的单成因火山活动。 因此,五大连池新生代玄武质火山群远离板块边界,以单成因火山为特征,表现为单个火山喷发时间持续较短、火山机构规模较小,火山机构在空间上散布和沿断裂水平迁移、生长和有序叠置,记录了板内裂谷背景下,不同批次岩浆在空间上喷发冷却的物理过程。通过五大连池火山群研究获得的经验,可以类比研究我国其他的新生代火山机构发育过程,如科洛火山群、龙岗火山群等,并对认识板块内部玄武岩火山活动具有重要的参照意义。