(壹)火山巖的基本特征
新生界火山巖分布在調查區中部和西部的鯨湖周圍，總出露面積約950 km2。其中，調查區西南部的雄鷹臺面積約為170 km2，四角湖面積為650km2。調查區中部馬蹄嶺和老湖口壹帶面積為2km2勘察區東部的月牙湖面積為130 km2。
火山巖的分布與構造單元密切相關，尤其與區域性深大斷裂的位置密切相關。在火山巖的分布範圍內，鯨湖-木子塔格斷層等深大區域性斷裂穿過(圖3-27)，不同部位火山巖的巖性和噴發旋回差異較大。通過區域地質調查，我們初步認為可以劃分出三個火山巖區。壹個位於調查區西南部，稱為雄鷹臺巖區，其特點是火山巖分布面積大(約86.2%)，另壹個是分布在調查區東部的火山巖，稱為月牙湖巖區，分布面積約為13.6%，火山巖厚度為50 ~ 100 m，噴發方式也為裂隙噴發；第三，分布於調查區中部的老湖口、馬蹄嶺壹帶，稱為馬蹄嶺巖區，分布面積僅0.2%。火山噴發方式為中央溢流和爆發式噴發。新生代火山巖的基本特征如下:
1.雄鷹臺火山巖區
(1)地形
火山巖區在地形和航拍照片上有明顯的特征。衛星圖像顯示為深灰黑色的雜色圖像，與下伏地層的淺灰色條帶圖像有明顯的邊界。火山巖壹般產於水平層，地形上形成臺地高地。熔巖臺地地面標高壹般為5000 m，由於熔巖臺地噴發節律不同而形成熔巖階地，在熊英臺地周圍地區可見三級熔巖階地，表現為三個大的噴發節律，每個噴發壹次或多次。以每個熔巖階地不同火山巖的巖性和顏色來區分。
(2)巖性和構造
在雄鷹臺壹帶測得的ⅹ ⅸ剖面很有代表性(圖3-28)。火山巖厚240.45 m，* * *分三層，分別代表火山巖的三次噴發，具有三種韻律。火山巖都是氣孔玄武安山巖，但巖石顏色、質地、結構有很大差異。
第壹韻律為玄武安山巖，顏色為深綠色-灰色、灰褐色。巖石致密，柱狀節理發育。兩組垂直節理面相互垂直，將火山巖分割成1 m的方柱。孔隙含量在10% ~ 20%之間，大小在1 ~ 2 cm之間。大部分孔隙充滿晶體，呈煙灰色，無色透明。
圖3-27鯨湖地區新生代火山巖分布與斷裂構造的關系
第二韻律的火山巖顏色為淺紫色，巖石松散，呈土狀。孔隙含量為20% ~ 30%，大小壹般為2 ~ 5 cm，部分可達10cm。孔隙內壹般充滿晶體，晶體顏色為煙灰色，無色透明。
第三韻律的火山巖呈暗紫色，致密，層狀，無節理。孔隙含量壹般為10% ~ 20%，大小壹般為1 ~ 2 cm。這些孔通常沒有晶體填充。
(3)火山巖的微觀特征
灰褐色氣孔玄武安山巖:巖石具有斑狀結構，由斑狀晶體和基質組成。5%的斑晶由斜長石和暗色礦物組成，以斜長石為主，呈自形板狀(n′p ∧( 010)= 24，An =47)，粒度為0.04mm×0.12mm ~ 0.4mm×1。基質占95%，玻璃-晶體交錯結構和微板斜長石在玻璃中定向分布；基質中分布著5%的杏仁和氣孔。
圖3-28雄鷹臺火山巖剖面圖
孔隙性淺紫灰色玄武安山巖:巖石具斑狀結構，由斑狀晶體和基質組成，25%的斑狀晶體由斜長石和紫蘇輝石組成，約65，438+05%的斜長石斑狀晶體，呈自板條狀，具團塊狀孿晶、中長石，部分呈帶狀結構，粒度為(0.2 ~ 0.47) mm× 60。基質為75%，由近等軸的斜長石顆粒隨機分布；基質中有氣孔和杏仁，排列規則，杏仁由螢石組成；次要礦物是磷灰石。
灰黑色(紫黑色)氣孔玄武安山巖:斑狀結構，由斑晶和基質組成，斑晶占65，438+05%，斜長石占65，438+00%，呈自板狀，具團塊狀孿晶，部分呈帶狀結構，邊緣有熔融侵蝕，粒度(0。基質占85%，主要由微板斜長石組成，占70%，與高嶺土定向分布，斜長石間分布有蝕變暗色礦物；褐鐵礦化，磁鐵礦顆粒占15%；基質中有氣孔和杏仁，氣孔比杏仁多，杏仁由螢石組成。
顯微薄片顯示，第四系火山巖中廣泛含有輝石，斜長石為中長石，不含應時，而輝石邊緣變暗，基質斜長石定向，說明巖石在流動中迅速固結，使斜長石定向，輝石淬滅。
(4)噴發節律和時期
雄鷹臺巖區新生代火山巖均為溢流產物，無爆炸性火山巖和火山口，噴發方式為裂隙溢流。根據區域地質調查，雄鷹臺巖區新生代火山噴發有三個韻律，每個韻律通常有壹次噴發，* * *有三次噴發，形成厚度約240 m的火山巖。四角湖周圍地區也有三次韻律噴發，根據不同巖性特征確定的噴發次數達到9次，形成的火山巖厚度也達到316.72m。第壹個韻律有兩次噴發，第二個韻律有六次噴發，第三個韻律有1次噴發根據噴發節律的不同，我們將本區新近紀火山巖分為三段。每壹次噴發，每壹次有節奏的火山噴發的規模都不壹樣，導致火山巖的分布範圍也不壹樣。火山巖漿噴發點附近區域噴發期完整，厚度大，遠離噴發點區域厚度小，噴發期不完整。在雄鷹臺新近紀火山巖區，四角湖至雄鷹臺西北的火山巖較厚(圖3-29)，噴發期完整，厚度200-400。三次節律性噴發都比較完整，噴發次數達到9次。而四角湖東南到荷花湖的火山巖厚度壹般在200 m以下，有的地方只有幾米到幾十米厚。火山巖在巖區最南端只有幾米厚，只有壹個韻律，壹次噴發。可見火山巖漿噴發的位置應在火山巖區北部和中部的雄鷹臺地區，在懷道湖-長青湖地區，巖漿噴出後向南流動。氣孔和杏仁等排列的流動結構顯示流動方向從170到210不等。
圖3-29四角湖ⅹ ⅹ火山巖剖面
2.月牙湖近期火山巖區
(1)地形地貌
巖石區位於鯨湖東部，分布面積約130 km2，航拍影像呈深灰色斑駁狀。火山巖呈水平層狀產出，地形為臺地地貌，海拔約4900 m，臺地周圍常有陡峭的懸崖。
(2)巖性、結構和構造
火山巖呈水平多層狀，巖性差異不大。壹般為安山巖和玄武安山巖，但顏色、質地、結構等特征差異較大(圖3-30)。在該巖區測得的剖面ⅹⅺ可分為六層，表明該巖區火山巖共噴發六次，形成壹個韻律。火山巖厚度不大，每層壹般幾米，總厚度23.65 m，且均含孔隙，孔隙含量10%-30%，大小壹般為65438+。
(3)微觀特征
紫灰色多孔富安山巖:由斑狀晶體和基質組成。2%斑晶，少量斜長石，半自生薄板，壹般0.3 mm×0.06 mm大小，鈉長石片狀孿晶，基性斜長石和輝石約占2%，自生-半自生柱狀和柱狀，壹般0.4 mm左右，紫蘇輝石和少量普通輝石；98%的基質呈交織狀，主要由斜長石(> 53%)組成，呈半定向密集分布，有玻璃質(25%)、少量角閃石(15%)和輝石(≤5%；副礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦和磷灰石，1.5% ~ 20%的孔隙分布。
灰紫色多孔富含玻璃的玄武安山巖，由斑晶和基質組成。其中，斑晶占2%，由普通輝石、紫蘇輝石(約2%)和少量斜長石組成，斜長石成分為拉布拉多石；基質占98%，具隱伏結構，主要成分為斜長石(50%)，成分為鈉長石、角閃石約占65，438+00%，玻璃質(28% ~ 33%)和螢石約占5% ~ 65，438+00%。次要副礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦和磷灰石。約5%的孔隙分布在。
(4)噴發節律和時期
根據區域地質調查，月牙湖新近紀火山巖區的火山巖均為溢流相的產物，不存在爆炸性火山巖和火山口，其噴發方式應為裂隙溢流。火山巖厚度不大，壹般只有幾十米，巖區北側較厚，達到近百米，向南較薄。ⅹⅺ * *段的火山巖長23.65米..所以火山巖漿應該是沿著北面的木子塔格-鯨湖深斷裂湧出，向南流動形成火山巖。火山巖呈水平層狀，層間無明顯間斷，應是噴發節律的產物。ⅹⅺ剖面有六次噴發，其中第壹次噴發底部有少量火山角礫巖，頂部有熔渣熔巖。其他噴發只是在巖石結構和構造顏色上有壹些差異，火山巖化學成分差異不大，反應是在同壹個巖漿房中巖漿溢出形成的。
圖3-30 ⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶⅶ͒͒85火山巖剖面圖
3.馬蹄嶺新近紀火山巖區
(1)地形
巖石區位於勘察區中部距湖北省10 km處，第四紀沖積扇發育。巖區火山巖位於沖積扇之上，形成兩個火山錐地貌，呈環狀或馬蹄形。它們之間的距離約為3公裏，木子塔格-鯨湖深斷裂從附近通過。馬蹄嶺火山錐保存完好，呈環狀馬蹄形，分布面積不到0.5 km2，火山錐相對高差約80 m，火山錐周圍傾角20 ~ 30°，中心為塌陷火山口。老壺口火山錐極不完整，僅存錐痕，呈橢圓形、環狀，分布面積約1.5 km2，相對高差僅20 m左右，以殘丘形式風化剝蝕，火山口中心多為第四紀風成沙覆蓋。
(2)火山巖相和巖性結構
馬蹄嶺火山錐和老壺口殘留火山錐均由中心噴發形成，其中有火山噴發相團塊、火山角礫巖、火山彈等。常見於馬蹄嶺火山錐，少量溢流相形成繩狀、渣狀熔巖。由於風化剝蝕作用，老壺口火山錐大部分保留溢流火山熔巖，很少見到爆炸集塊巖和火山角礫巖。
火山巖壹般為堿性玄武巖、白榴石堿性玄武巖等。火山噴發時，大多形成集合體、角礫巖和火山彈，角礫巖和火山彈的大小從2到10 cm不等。熔巖流形成繩狀熔巖和多孔的渣狀熔巖漂浮在熔巖流表面，常見於火山口附近。遠離火山口，壹般只能看到不規則的層狀火山熔巖。熔巖層向火山口外傾斜，傾角壹般從幾度到十幾度不等。孔隙結構在火山巖中廣泛發育，壹般含量為20% ~ 30%，渣熔巖中孔隙含量可達80%。氣孔大小壹般為0.5 ~2cm，形成各種形狀的氣孔腔。另外在火山巖中發現少量包裹體，巖性為花崗片麻巖，大小壹般為10 ~ 20cm ~ 20cm不等，不規則。花崗片麻巖捕虜體為疏松、微片麻巖，這些捕虜體可能來自中上部地殼。
(3)微觀特征
渣狀白榴石堿性玄武巖:微模式-粒狀結構，渣狀孔隙結構，孔隙發育80%。巖石由普通輝石、透輝石、白榴石和金屬礦物組成。斑晶由2%的輝石和少量的白榴石組成。輝石為自柱狀，粒度0.047~0.24 mm，白榴石呈圓形侵蝕狀，其中分布有包裹體。包裹體呈平行於晶體輪廓的環狀分布在白榴石中，最大粒徑為0.1mm；；基質也由輝石和白榴石組成，但含量和粒度不同，呈顆粒狀，輝石78%，白榴石20%(色板3-4、3-5、3-6)。
孔隙度白榴石堿性玄武巖:斑狀結構，氣孔結構，由斑狀晶體和基質組成。斑巖晶體為13%，其中橄欖石占10%，自生短柱，輝石3%，自生-半自生柱，大小與橄欖石相似，約0.5mm；基質占87%，具有微晶結構，由輝石(65%-70%)和白榴石(15%-20%)組成。還有微量的磁鐵礦和黑雲母；氣孔含量為15% ~ 20%，有壹個由顆粒狀中粒長石和少量堿長石、角閃石等集合體組成的包裹體，大小約為1 mm。
花崗片麻巖(捕虜體):斑狀結構，片麻巖結構，巖石由斑狀基質組成，斑狀晶體較多，基質較少。85%的斑晶由斜長石(84%)、應時(1%)和單個黑雲母組成，斑晶粒度約2.0mm；基質為15%，由玻璃和少量輝石組成；少量磷灰石副礦物呈圓形、柱狀。
(4)噴發期
馬蹄嶺巖區新生代火山巖明顯由兩次噴發形成，噴發方式為中心噴發，分別形成爆發型和溢流型火山產物。從火山錐的保留情況來看，老湖口火山口噴發在前，馬蹄嶺火山口噴發在後。兩個火山口相距不遠，而且都在木子塔格-鯨湖斷層附近，火山巖巖性相似，都表明這兩個火山口的火山噴發應該與深大斷層有關，可能是壹個巖漿房內的巖漿噴發。
(2)火山巖的巖石化學特征
鯨湖地區新生代火山巖巖石化學分析結果見表3-24。從表中可以看出，雄鷹臺巖區和月牙湖巖區的火山巖巖石化學成分相似，但與馬蹄嶺巖區的差異較大。
表3-24鯨湖地區新生代火山巖巖石化學分析結果
繼續的
註:氧化物含量的單位是%。
1.火山巖的分類和命名
鯨湖地區新生代火山巖巖石化學分析結果見TAS圖解(圖3-31)和(國際地質聯合會推薦的1989):雄鷹臺巖區和月牙湖巖區的火山巖大部分樣品鑄於粗安巖區，只有壹個樣品鑄於玄武質粗安巖中；然而，馬蹄嶺巖區絕大多數火山巖產於項燕堿性玄武巖區，只有壹個樣品產於堿性玄武巖區。它們屬於中性和基性火山巖。
用矽堿圖和A-F-M圖判斷火山巖系類型也可得到同樣的結果。如圖3-32所示，雄鷹臺和月牙湖巖區火山巖為鈣堿性火山巖，馬蹄嶺巖區火山巖為堿性火山巖。
2.火山巖系列和類型的確定
Rietmann堿度組合指數(σ)表明，雄鷹臺巖區火山巖與月牙湖巖區相似，而與馬蹄嶺巖區差異較大。前兩者的σ值分別為2.83 ~ 4.67和2.29 ~ 3.21，後者為15.58 ~ 28.64，故前兩者應屬鈣堿性系列，而馬蹄嶺巖區火山巖為堿性。K2O含量K2O >Na2O含量表明，雄鷹臺和月牙湖的火山巖屬於鉀型，而馬蹄嶺地區的火山巖在巖石系列類型表中除以σ值(A. Rittmam，1962)屬於鈉強堿性火山巖系列(大西洋型)。根據新的鉀鈉分類標準(Le Bas，1986)，所有新生代火山巖應為鉀型。
圖3-31鯨魚湖地區新生代火山巖TAS圖
圖3-32鯨湖地區新生代火山巖的矽堿圖和A-F-M圖
3.3的計算。CIPW標準礦產公司
三個巖區的CIPW標準礦物計算表如下(表3-25)。
表3-25玉湖地區新生代火山巖CIPW標準礦物單位:%
從表中可以看出，馬蹄嶺巖區火山巖不含Q(應時)，含Ne(霞石)、Fa(鐵橄欖石)、Fo(鎂橄欖石)，與巖石薄片下含橄欖石和白榴石壹致，與巖石化學成分基本壹致。其分異指數di = or+AB+NE在46.08 ~ 49.42之間變化，而雄鷹臺巖帶和月牙湖巖帶的火山巖不含霞石和橄欖石，應時(Q)含量在2.25 ~ 13.17之間變化，其分異指數di = q+or+AB。52.61 ~ 65.38之間，說明其分異程度高於馬蹄嶺火山巖。
(3)火山巖的稀土元素特征
鯨湖地區新生代火山巖稀土元素分析結果見下表(表3-26)，稀土元素分布模式見下圖(圖3-33)。
鯨湖三個地區新生代火山巖的稀土元素特征相似，具有以下特征。
1)稀土總量較高，壹般在307.49×10-6 ~ 717.45×10-6之間。
2)輕稀土富集，分餾明顯。分布曲線右偏，輕重稀土比例為(∑ lree/∑ hree) 15.63 ~ 40.43。
3)輕微負Eu異常，δEu值壹般為0.42 ~ 0.93。
表3-26鯨湖地區新生代火山巖稀土元素組成及數字特征
註:稀土元素含量單位為10-6。
表3-27鯨湖地區新生代火山巖樣品微量元素組成表
註:K的含量單位為%，其他元素的含量單位為10-6。
圖3-33鯨湖地區新生代火山巖中稀土球粒隕石的標準化分類
4)負Ce異常明顯，δCe值壹般為0.68 ~ 0.87。
5)鯨湖火山巖的三個巖段雖然巖石化學差異很大，但稀土元素特征相似，應是同壹巖漿源不同分異階段的產物。
(4)火山巖的微量元素特征
鯨湖地區新生代火山巖的微量元素組成見表3-27，其微量元素蛛網圖見圖3-34。
從圖和表可以看出，鯨湖地區新生代火山巖的微量元素是相似的。它們都有以下特點:
1)鋇、銣、鉀、鍶等大離子前石元素相對富集。
2)鈮、鋯、鉿、磷等不活潑元素相對缺乏。
以上兩點反映了微量元素是否易溶於流體相並被流體輸運。新生代火山巖的上述特征表明，火山巖漿是在沒有大規模流體作用的情況下，由巖漿熔融後快速上湧噴出而形成的，因此應該具有良好的上湧通道。
3)與地幔巖相比，Sc、Cr、Ni、Co等相容元素的含量要低得多。
4)不相容元素La、Ce、Rb、Th、U、K遠高於地幔巖。
5)具有較大的負Ti異常。
鯨湖地區新生代火山巖與地幔巖存在如此巨大的差異，間接說明火山巖漿不可能直接來源於地幔，也不可能從地幔巖漿中分離出來，其巖漿來源應該是地殼物質部分熔融產生的。
(5)火山巖的形成時代和環境
從鯨湖地區火山巖的產狀、地形地貌來看，該地區火山巖較新，大多保留了熔巖臺地、火山錐等原始地貌特征。我們在四角湖和雄鷹臺的粗安巖中取樣，並在中國地質調查局同位素地球化學開放實驗室進行K-Ar法測試。結果表明，年齡值分別為65438±03.5Ma、7.46Ma、65438±03.6Ma和65438±07.9Ma。
圖3-34鯨湖地區新生代火山巖微量元素蛛網圖
圖3-35 lgτ-lg (σ25×100)圖\(底圖基於H.K.Loffler，1979)。
對雄鷹臺地區火山巖的研究很多。鄧萬明(1991)在雄鷹臺下伏火山巖烘烤層取樣，用熱釋光方法獲得1.08 Ma的分析結果。吳才來等(2000)從雄鷹臺火山巖和月牙湖火山巖中全巖和雲母的K-Ar法得到年齡分析結果:雄鷹臺火山巖的年齡值為11.05 Ma，12.22 Ma，12.83 Ma，月牙湖火山巖的年齡值為65438+。
值得壹提的是，很多學者在引用新疆區域調查隊(1.982)1:1萬區域調查中鯨湖火山巖的K-Ar測年結果時，都認為是0.69 Ma，而根據本次區域調查的原始數據，結果是69 Ma，這顯然是錯誤的。
綜上所述，鯨湖地區新生代火山巖形成於中新世中期，但不排除更新世的可能。
采用圖3-35的方法，根據常量元素分析結果，初步確定了火山巖的噴發構造環境。其中τ = (Al2O3-Na2O)/TiO2，σ = (Na2O+K2O) 2/(SiO2-43)。投影結果顯示，樣點集中在C區，但靠近b區，我們認為這些火山巖應屬於板內造山作用後演化的火山巖類型。火山巖形成過程中，地殼物質和地幔物質在“殼幔過渡帶”混合熔融，形成火山巖漿。它的形成是青藏高原隆升過程中巖石圈變形和演化的結果。