新疆于田阿什库勒火山群若干新的野外地质证据*

冯民 黄杰 涂勇 黄少鹏

FENG Min1，2，3，HUANG Jie2，TU Yong2 and HUANG ShaoPeng1，4＊＊

1. 西安交通大学全球变化研究院，西安 710054

2. 金谷源控股股份有限公司，成都 610000

3. 甘肃省地质矿产勘查开发局，兰州 730000

4. 美国密歇根大学地球与环境科学系，安娜堡 48109-1005

1. Institute of Global Environmental Change，Xi’an Jiaotong University，Xi’an 710054，China

2. Junguyuan Holdings Ltd，Chengdu 610000，China

3. Provincial Bureau of Geology and Mineral Resource Exploration，Lanzhou 730000，China

4. Department of Earth and Environmental Sciences，University of Michigan，Ann Arbor，MI 48109-1005，USA

2014-03-08 收稿，2014-06-14 改回.

新疆于田阿什库勒火山群(Liu and Maimaiti，1989;邓万明，1989;刘嘉麒和买买提·依明，1990;刘若新，2000;许建东等，2011)地处青藏高原北缘阿尔金断裂带与康西瓦断裂带的交汇处，也是西昆仑山脉走向发生转变的构造位置(图1a)，目前已经发现十多座主火山和数十个子火山，几乎均为中心式喷发，形成众多圆锥状或截顶圆锥状火山锥、熔岩台地、熔岩流、熔岩谷、喷气孔等火山地质景观，熔岩面积约200km2，主要分布在阿什库勒盆地及其边缘，海拔标高在4700 ～5600m 之间，是世界上海拔最高的火山区之一。

火山岩K-Ar 年龄测试结果(Liu and Maimaiti，1989;刘嘉麒和买买提·依明，1990)表明，阿什库勒地区火山活动可以追溯到上新世，但主要发生在第四纪。最近许建东等(2014)根据新的火山岩石样品40Ar/39Ar 法测年数据将区内第四纪火山活动划分为早更新世早期西山期(2.34Ma)、早更新世中期马蹄山期(1.01 ～1.4Ma)、中更新世早期大黑山期(0.46 ～0.6Ma)、中更新世晚期乌鲁克山期(0.21 ～0.29Ma)、晚更新世期阿什山期(0.17Ma)和全新世期阿什山晚期。火山岩以黑色、深灰色熔岩为主，也有红色、砖红色，岩性以富钾粗安岩、粗玄岩和碱玄岩为主，为碱性火山岩系列。

这一地区是青藏高原向塔里木盆地过渡，地壳严重变形的地区，也是青藏高原乃至我国大陆地区构造活动最为强烈的地区之一，兼备现代火山活动和强烈的地震活动，据新闻媒体报道和野外考察(佟伟等，1981;刘嘉麒和买买提·依明，1990;许建东等，2011)，阿什库勒火山群阿什山一号火山最近的一次爆发是1951 年5 月，2008 年3 月和2014 年2月则先后在火山群的南部和东北部发生了MS7.3 级地震(图1)。这一地区强烈的火山和地震活动是青藏高原构造演化的结果(李海兵等，2006;Negredo et al.，2007;Pan et al.，2013;Xu et al.，2013;Zhang and Engdahl，2013)，为认识青藏高原北部地球动力学过程提供了重要窗口，因而吸引了国内外许多学者的高度关注(Turner et al.，1993，1996;Cooper et al.，2002;Guo et al.，2006;Zhang et al.，2008)。但由于区内的野外工作条件极其艰难，对于这一地区包括火山在内的地质研究程度还很低，甚至对于这一地区的火山地质考察都还很零散，因而对一些基本的火山地质问题还存在不同的看法(邓万明，1989;刘嘉麒和买买提·依明，1990;李栓科，1991;许建东等，2011)。

2013 年10 月9 日至10 月25 日，金谷源控股股份有限公司的地质工作者在该区开展矿产资源踏勘，除了对前人多次考察过的阿什库勒盆地中部和南部火山区进行考察以外，还着重对前人很少光顾的盆地北部进行了实地考察(图1b)，在西山熔岩台地北东东方向发现了三座火山，初步确定为中心式喷发火山，砖红色、黑色浮石和粗安岩类锥体超覆于石炭系变质岩系和第三系红色泥岩之上。前人尚无关于这三座火山的报道，故按当地维吾尔语地名发音分别命名为苏贝稀1 号火山、苏贝稀2 号火山和托甫热火山。此外，我们还在盆地南部高台山一带过去有争议的地区发现了一些新的证据，证明了高台山火山的存在，并在高台山与椅子山火山之间发现了一个新的小黑沟火山口，其火山熔岩流中的熔岩冢等火山地质景观保存完好。这次野外地质考察的结果在这里一并报道，希望有助于澄清关于阿什库勒火山群时空分布的问题。

1 盆地西北部边缘三座火山分布和形态

阿什库勒盆地位处高寒荒漠，新构造运动非常强烈(李栓科，1991;Arnaud et al.，1992;Turner et al.，1993;潘家伟等，2013)，主要表现为北升南降。盆地北高南低，西高东低，西北部边缘的自然条件尤其严酷。前人对阿什库勒火山群的考察研究大多集中在阿什库勒盆地东部和中部的阿什库勒湖和乌鲁克库勒湖周边火山岩区，我们这次野外考察则覆盖了盆地北缘。苏贝稀1 号、苏贝稀2 号和托甫热三座前人不曾报道的火山就坐落在盆地西北部边缘。

1.1 苏贝稀1 号火山

苏贝稀1 号火山位于西山火山东6.8km 处，为一座截顶圆锥状火山(图2a)。火山北侧坐落于第三系砖红色泥岩之上，南侧位于西山熔岩台地之上(图2b)，海拔高度5251m，相对高差大于220m，顶部直径约460m，峰顶由三个低矮小峰构成(图2c，d)。北侧坡面见若干扭曲流纹状熔岩叠压并可见子火山口(图2e)，局部可观察到硫磺充填在细微裂隙中。于田县县志记载，该处有瘴气，可能和该火山的活动有关，南侧的熔岩台地又称硫磺大板(维语音译苏贝稀)。

经岩矿鉴定分析，该火山锥下部主要由闪长玢岩构成，斜长石被熔蚀呈圆状，杏仁体多充填有石英，沿边部可见暗色矿物晶体。火山上部则由安山质玄武岩和粗安岩构成。粗安岩为斑状结构、交织结构(图2f)，斑晶为斜长石、角闪石、少量辉石，斜长石被熔蚀呈圆状。辉石、角闪石均有暗化边。斑晶大小在0.2 ～0.9mm。基质为微晶状的斜长石、普通角闪石、正长石、磁铁矿、少量石英、辉石。杏仁体呈椭圆状、圆状，其中充填为石英，沿边部有结晶为自形、半自形的角闪石晶体，个别有自形柱状的磷灰石生成。辉石、角闪石少许有绿泥石化。斜长石部分有钠长石化、绢云母化。

1.2 苏贝稀2 号火山

苏贝稀2 号火山位于苏贝稀1 号火山东南约2.2km 处(图3a)，坐落在石炭系变质岩系之上，海拔高度5122m，顶部直径230m。受剥蚀作用，西北方向形成约百余米陡崖，在阿什库勒盆地和该火山之间见数处熔岩方山。

图1 阿什库勒火山群区域构造位置(a)和已经初步查明的火山口分布(b)红线条为本次考察路线，红、黄实心圈分别代表2014 年2 月和2008 年3 月的两次MS 7.3 地震震中，区域构造图是根据文献(许建东等，2011)修改而成的Fig.1 Regional tectonic settings of the Ashikule Volcanic Field (a)and the distribution of the known volcano craters (b)The red lines show the geological exploration routes of the field campaign conducted during October 9-25，2014. The red and yellow solid dots represent the epicenters of the two MS 7.3 earthquakes of February12，2014 and March 21，2008，respectively. The schematic tectonic map was modified from Xu et al. (2011)

图2 苏贝稀1 号火山照片(a)-苏贝稀1 号火山远眺;(b)-苏贝稀1 号火山超覆于第三系砖红色泥岩之上(图左)和西山熔岩台地之上(图右);(c)-苏贝稀1 号火山顶部1(由三座小峰组成);(d)-苏贝稀1 号火山峰顶2(拍摄火山顶南小峰，可见熔岩堆积痕迹);(e)-火山南坡接近台地处熔岩里叠压现象和岩浆挤出现象;(f)-粗安岩薄片照片Fig.2 Photos of the Subeixi-1 Volcano(a)-the circular cone viewed from distance;(b)-photo showing the Subeixi crater overlaying the brick color sandstone strata to the north，and the Xishan Lava Plateau to the south;(c)-three domes on top of the crater;(d)-a view of the slope of southern lava dome on the top of the crater;(e)-volcanic slugs near the root of the south slope of the crater;(f)-thin section of a trachyandensite sample

图3 苏贝稀2 号火山(a)和安山质玄武岩薄片照片(b)Fig.3 Photos showing the Shubeixi-2 Volcanic crater (a)and the thin section of an andesitic basalt sample (b)

岩矿鉴定结果为安山质玄武岩(图3b)，岩石为斑状结构或交织结构，斑晶为斜长石(拉长石，呈半自形板状)、辉石(普通辉石，呈半自形短柱状)、角闪石(普通角闪石，呈半自形柱状)、钾长石(正长石，呈他形粒状)。辉石、角闪石均有暗化边。斑晶大小在0.2 ～1.8mm。基质为微晶状的斜长石、普通辉石、普通角闪石、正长石、石英、磁铁矿。杏仁体呈椭圆状，其中充填为石英，沿边部有结晶为自形、半自形的角闪石、辉石晶体。辉石、角闪石见少许绿泥石化，斜长石部分有钠长石化。

1.3 托甫热火山

托甫热火山位于阿什库勒盆地北沿，苏贝稀2 号火山东南约1km 处，坐落在熔岩台地之上，已经遭受比较严重的风化剥蚀，现存火山口由两座相距约510m 的山峰和连接这两座山峰的山脊构成。南峰(图4a)海拔5216m，北峰(图4b)海拔5246m，相对比差180m。火山豁口向东，因呈“v”字形展布，故按维吾尔语发音命名为“托甫热火山”。

在南峰顶部见视厚度大于10m 的似层状(气孔构造-浮石构造)砖红色气孔状熔岩层(图4c)。沿着火山豁口方向可见火山砾(图4d)和浮石，火山砾直径在15 ～45cm 不等，浮石来源于北峰顶部垮塌和风化碎块。托甫热火山明显发生过多次喷发，“v”字形顶部观察到多个子火山口，可见熔岩扭曲溢流现象，开口方向和主火山豁口方向基本一致。发现边缘有熔蚀现象的墨色、黄绿色火山玻璃碎块(图4e)。

火山口中上部由气孔少、呈致密块状的灰黑色熔岩构成，见熔岩叠压现象(图4f)，在该层熔岩中部和上部各观察到一层混染状产出的黄色半透明细脉状、团块状霰石(图4g)，混染层厚度30 ～50cm，大致平行于熔岩叠压面，为巨晶结构块状构造，可见粒径10cm 以上晶体。岩矿鉴定结果:方解石、白云石均结晶，粒径在0.01 ～0.05mm，晶体之间呈等轴镶嵌结构。结晶较为均匀，略显定向分布。

火山口中下部由致密块状玄武岩(图4h)构成，岩石为斑状结构，斑晶为斜长石、辉石、角闪石。斜长石为拉长石，呈半自形板状，辉石为普通辉石，呈半自形短柱状，角闪石为普通角闪石，呈半自形柱状。辉石、角闪石部分有暗化边。斑晶大小在0.2 ～2.5mm。岩石基质呈间粒结构，由微晶状的斜长石、普通辉石、少量普通角闪石、正长石、磁铁矿和微量石英构成。辉石、角闪石少许见绿泥石化、斜长石部分见钠长石化现象。

2 火山群东南部新的野外证据

2.1 高台山火山流纹斑岩

高台山火山位于椅子山火山南侧，乌鲁克库勒湖西岸，主体为圆形火山锥，海拔高度4902m，相对高差大于130m，火山锥体明显(图5a)，周边还有几个比较小的圆形山丘。刘嘉麟根据遥感影像解译该处火山岩为流纹斑岩(刘嘉麒，2000)，但后来有学者(许建东等，2011)考察后认为，高台山的主体岩性为具有层理结构的沉积岩，其它貌似火山锥体展布的山丘则为具有显晶质的中酸性火山岩，均非火山成因，因此否定了高台山火山的存在。

我们在高台山进行了实地考察并采集了岩石样本，经室内岩矿鉴定为流纹岩或流纹斑岩(图5b)。岩石为斑状结构、基质为微晶-显微晶质结构，斑晶为钾长石、石英、少量斜长石、黑云母。钾长石为正长石(歪长石)，斜长石为更长石。长石、石英均有熔蚀现象，个别石英熔蚀呈港湾状。黑云母多呈暗化晶体，斑晶大小0.2 ～3.8mm。基质为显微晶质状的长英质集合体，部分为微晶状的石英、正长石、斜长石，局部见呈不规则团状集合体状分布的后期方解石蚀变。在高台山西分水岭处还采集到黑色火山玻璃。因此，我们重新确认高台山火山的存在。

从野外观察看，高台山火山岩石呈流纹状或互层状(图5c，d)，由于硅质条带内结晶矿物含量差异，在北坡呈现大面积似层理状凹凸不平、近似平行的风化面，这可能是造成误判为沉积岩的原因。

2.2 小黑沟火山

小黑沟火山位于高台山火山北500m 山坳内(图6a)，未见前人文献报道，但不排除此前研究者将其划归为高台山火山(刘嘉麒，2000)的子火山或滨湖火山链(许建东等，2011)的可能。实地考察看，高台山火山和小黑沟火山岩性差异大，喷发期次不同。滨湖火山链位于乌鲁克库勒湖西岸，呈比较连续的北东向展布。在高台山火山东侧近湖处，可见滨湖火山链北东端自然色差非常明显的火山锥体(图5a 左，紫色、灰黑色熔岩)，小黑沟火山位于该锥体的北西方向约1km 处，大幅度偏离滨湖火山链延伸方向，故我们认为当不属于滨湖火山链范围，依据其熔岩河颜色和形态命名为小黑沟火山。

小黑沟火山海拔高度4808m，火口近圆形，西北高，东南低，直径约60m，口内岩壁有坍塌现象，现存深度约6m。火山呈溢流式喷发，向东南方向形成黑色熔岩河直接流入乌鲁克库勒湖，长度为1100 余米，下部宽度约400 余米，坡度比达13%。沿途可见熔岩揉挤痕迹和熔岩堆(图5a 近景部分)，在湖岸快速冷却作用下形成多处铁绣红色揉皱熔岩冢(图6b)。熔岩河两侧形成明显火山埂(图6c)，高度在3 ～10m，向下游方向高度降低，火山堤埂有明显烘烤痕迹。

小黑沟火山熔岩流南翼的黑色熔岩流覆盖在高台山火山北坡之上，其北翼黑色熔岩流则覆盖于椅子山火山和高台山之间呈近东西向展布、隆起的一套石炭系变质岩系(以板岩、千枚岩为主)之上(图6d)，该火山生成时间显然晚于高台山火山。在高台山火山北西方向山体鞍部和稍低处，有大量溅落渣且无明显风化，少有黄土沾染痕迹。

经岩石标本鉴定(图6e)，岩石为斑状结构，杏仁-气孔构造。斑晶为倍长石，呈半自形宽板状、见熔蚀边、熔蚀麻点现象，辉石为普通辉石，呈半自形短柱状，少量有暗化边，橄榄石为半自形粒状，斑晶大小在0.2 ～1.7mm。基质则为微晶状的斜长石、普通辉石，及大量玻璃质，呈嵌晶辉绿结构。杏仁体呈不规则状、长条状，其中充填有蛋白石、少量绿泥石和方解石。气孔多呈不规则状、椭圆状。杏仁体、气孔大小0.2～4.3mm。辉石少许具绿泥石化。小黑沟火山近火山口熔岩为较致密块状玄武岩，接近湖区则为含杏仁体气孔玄武岩。

图4 托甫热火山照片(a)-托甫热火山南峰(由东向西望);(b)-托甫热火山北峰(由南向北望);(c)-火山顶部(北峰)砖红色气孔状熔岩层;(d)-火山豁口中下部采集的火山砾;(e)-火山豁口顶部采集的火山玻璃;(f)-火山豁口中下部熔岩流;(g)-熔岩流中混染的半透明-不透明纯净黄色霰石脉体、团块;(h)-致密块状玄武岩薄片照片(样品采自火山豁口中下部)Fig.4 Photos of the Tuofure Volcano(a)-the southern flank of the Tuofure Volcano viewed from east to west;(b)-the northern flank viewed from south to east;(c)-brick color porous lava on the summit of the northern rim;(d)-a volcanic breccia found at the lower crater breach;(e)-volcanic glasses found near the top of the breach;(f)-pahoehoelava flow on the mid-lower slope of the crater breach;(g)-contaminated aragonite dikes found in the lava flow;(h)-thin section of a basalt sample from the mid-lower rim of the volcanic breach

图5 高台山火山照片(a)-高台山火山(北向南);(b)-岩矿薄片照片;(c)-流纹岩风化面(远处为乌鲁克库勒湖);(d)-流纹岩风化面(凸起部分硅质成分高，结晶矿物少)Fig.5 Photos of the Gaotaishan Volcano(a)-the volcanic corn viewed from north to south;(b)-thin section of rhyolite porphyry sample;(c，d)-weathered rhyolite outcrops

3 讨论和初步结论

苏贝稀1 号、苏贝稀2 号火山和托甫热火山以多次中心式喷发(溢流)为主，和西山熔岩台地的形成可能具有同源或继承关系。托甫热火山顶部为含杏仁体气孔状浮石，孔隙率达35%以上，岩石疏松，夷平作用相对较弱，推测托甫热火山活动应晚于苏贝稀1 号和苏贝稀2 号火山，空间上有自西向东逐次活动的迹象。考虑到处于同一火山构造区域的马蹄山火山生成时间，我们估计苏贝稀1 号、苏贝稀2 号和托甫热火山形成的时间介于早更新世早期西山期(2.34Ma)和早更新世中期马蹄山期(1.01 ～1.4Ma)(许建东等，2014)之间。当地县志记载这一带有“瘴气”传闻，不排除火山生成后局部有后续活动或较强火山气体排放的可能。

在苏贝稀1 号火山至托甫热火山之间，西山熔岩台地北侧观察到多个呈圆形或半圆形熔岩方山，在阿什库勒盆地北沿即苏贝稀火山-托甫热火山构成的山体北西侧，可见断层构造带形成的陡崖，高差达数百米，断层构造带呈近东西向展布，下盘由石炭系变质岩系构成，上盘则主要由西山熔岩台地，包括苏贝稀火山-托甫热火山相关地质体构成，断层构造带低洼处部分被第三系砖红色粘土岩覆盖。该区为康西瓦断裂带东端和阿尔金断裂带结合部，形成了一个比较宽缓而且活跃的构造区域，盆地北部火山活动显然受该构造带制约。

前人对于高台山火山是否存在持不同的观点(刘嘉麒，2000;许建东等，2011)，通过这次实地野外考察，我们在高台山火山区采集了岩石标本，经实验室岩矿鉴定为流纹斑岩。高台山火山岩呈流纹状或互层状，呈现大面积貌似层理状凹凸不平、近似平行的风化面，这可能是有学者误将其判定为沉积岩的原因。野外观察中，在高台山火山西部分水岭处见有黑色火山玻璃，不排除该处有玻璃质酸性火山岩存在的可能。与高台山火山相邻的小黑沟火山则以玄武岩为主，熔岩流位于前者之上，因此火山形成时间晚于前者。

小黑沟火山位于高台山、阿什山和椅子山火山之间，火口低矮，呈溢流喷发，玄武岩熔岩流规模较大。阿什山火山以粗安岩为主，岩性与小黑沟火山显著不同。椅子山火山位于变质岩系形成的山体北侧，相距小黑沟火山约800m，岩石以和小黑沟火山接近的铁锈红色、黑色熔岩和浮石为主，所不同的是夷平作用存在差异。虽然椅子山火山和小黑沟火山锥体都不显著，但小黑沟火山口尚保留了清晰的近圆形形态，其熔岩流和熔岩堆、熔岩冢等风化作用不明显，熔岩表面沾染的黄土比较少。因此，我们认为，小黑沟火山形成的年代也应该比椅子山火山新，很可能是一座全新世的火山。

图6 小黑沟火山图片(a)-火山口(拍摄地点位于高台山中部，远处为阿什山1 号火山);(b)-熔岩汇入乌鲁克库勒湖在岸边形成的熔岩冢，表面具铁红氧化现象;(c)-黑色熔岩河上游全貌，熔岩流叠压于高台山北(拍摄地点高台山火山中下部);(d)-小黑沟火山和椅子山火山之间的变质岩(石炭系);(e)-小黑沟火山薄片照片Fig.6 Photos of the Xiaoheigou Volcano(a)-the volcanic crater viewed from the Gaotaishan Volcano，the volcanic cone in the background is the Ashishan Volcano;(b)-tumuli formed on the shore of the Lake Wulukekule as a result of lava flowing from Xiaoheigou Volcano into the lake;(c)-dark lava flow of Xiaoheigou Volcano on top of lighter color metamorphic rocks;(d)-Carboniferous metamorphic rocks lying in between the Xiaoheigou Volcano and the Yizishan Volcano;(e)-thin section of a Xiaoheigou Volcano rock sample

目前大多数学者认为阿什山火山是本区最年轻的火山，《新疆日报》曾经有过关于1951 年5 月27 日阿什山火山发生火山爆发的报道，引起地学界广泛关注，但因野外未见相应的熔岩，关于这次火山活动的性质和规模也颇具争议(邓万明，1989;刘嘉麒和买买提·依明，1990;李栓科，1991;许建东等，2011)。遗憾的是我们这次考察由于暴雪等多方面的原因没有能涉足阿什山火山，因而未能根据野外火山地质特征就阿什山火山与小黑沟火山的年代进行对比和评论。

总之，通过为期16 天的野外考察和后期的岩石样品鉴定和资料分析，我们不仅在人迹罕至的阿什库勒盆地西北边缘地区发现了苏贝稀1 号、苏贝稀2 号和托甫热三座火山，而且在盆地东南部找到了高台山火山存在的确凿证据，并考察和初步确定了位于高台山和椅子山火山之间的小黑沟火山的存在。小黑沟火山是本次考察到的最年轻的火山，野外火山地质证据表明，小黑沟火山很可能是全新世的产物。即便不计有争议的1951 年的爆发事件，综合这次考察的成果和前人的考察和研究结果(Liu and Maimaiti，1989;刘嘉麒和买买提·依明，1990;Turner et al.，1996;许建东等，2011)仍然可以认定，阿什库勒火山群地区强烈的岩浆活动从晚第三纪到全新世持续不断。阿什库勒盆地及其周边既是强烈的新生代火山活动区，又是强烈地震频发的地区，2008 年至2014 年6 年间便发生了两次MS7.3 级地震。火山活动是“热”事件，而地震在一定意义上是“冷”事件，火山活动与强烈地震并发，表明这一地区岩石圈处于高度不均匀状态。应该加强对这一地区火山活动规律的研究，以深化对青藏高原北缘板块俯冲作用(Negredo et al.，2007)、隆升(Turner et al.，1993;Thiede et al.，2013;Xu et al.，2013)，特别是对其岩石圈构造热演化(Gordon et al.，2012)的认识。致谢 本次野外考察得到于田县晋源泰矿业有限公司技术部同仁、于田县普鲁村阿曼和白力克二位向导的大力协助;论文写作得到中国科学院地质与地球物理研究所郭正府研究员和中国地震局地质研究所樊祺诚研究员的支持和帮助;在此一并表示感谢。

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附中文参考文献

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