象山县花岙岛柱状节理群特征及成因初探

李全海，张 环

(浙江省水文地质工程地质大队，浙江宁波 315012)

象山县花岙岛柱状节理群特征及成因初探

李全海，张 环

(浙江省水文地质工程地质大队，浙江宁波 315012)

象山县花岙岛南东侧的海岸带上出露柱状节理群火山地貌，因石柱的粗细、长短、色彩、趋向和所处位置的差异，相依相牵，顺坡层向上，构成阶梯式的山坡，是花岙岛的核心景点。柱状节理群形成于早白垩世，当炙热的碎斑熔岩经火山口侵出后，在区域不均匀冷却和缓慢收缩的条件下形成倾斜方向各异的柱状节理群，是火山岩的原生构造。

花岙岛;柱状节理群;火山地貌;古火山

0 引言

柱状节理群是岩浆喷溢后，向四周流动，在缓慢冷却、均匀收缩的条件下产生垂直裂变，从而形成形态各异的柱状节理。石柱的形态受岩浆的成分、温度及冷却速度影响，当岩浆成分均匀时，在缓慢冷却、均匀收缩条件下，易形成六方柱、八方柱等规则柱状体;当岩浆成分不均匀，在缓慢收缩、冷却时，形成的柱形较杂，普遍以三棱柱、四棱柱、五棱柱居多。自然界的柱状节理大多形成于玄武岩岩层，而花岙岛碎斑熔岩中形成柱状节理则十分罕见，花岙岛柱状节理群规模宏大，地处岛内东南部的海岸，被誉为“海上石林”［1］。

1 柱状节理群的特征

1.1 柱状节理群的分布和范围

柱状节理群分布于花岙岛南部、南东、东部及北东侧的海岸带上［2］，总面积约1.03 km2。最壮观的柱状节理群分布于南部临海一带及小门头山、狮子山等岛屿(图 1)，面积约 0.07 km2。

1.2 地质特征

1.2.1 地质概况

花岙岛中部总体为一个不完整的破火山，平面形态呈喇叭口状，面积约5.0 km2。破火山中心出露晚侏罗世浅肉红色石英正长斑岩，斑晶含量约占43%，主要由斜长石、钾长石及少量黑云母组成，大小一般0.5～4.0 mm，呈半自形;基质为斜长石、钾长石及石英、黑云母组成。岩石中见绢云母化和绿泥石化蚀变。围岩为碎斑熔岩，二者呈侵入接触关系，接触面向火山口内部倾斜，倾角60°～82°，接触面上盘为石英正长斑岩，接触面附近见绢云母化;接触面下盘为碎斑熔岩，接触面附近硅化强烈，远离接触面硅化逐渐变弱，且局部有安山岩脉贯入围岩中。

图1 花岙岛中部破火山地质略图Fig.1 Schematic geological map of caldera in middle of Hua'ao island

碎斑熔岩由斑晶和基质组成，斑晶矿物以石英、钾长石为主，少量斜长石，石英呈碎裂状，但碎而不散，局部发育再生珠边;钾长石多为碎屑状，少量呈板柱状，边缘也出现再生珠边，内含石英圆珠，含量＜10%，大小1～2 mm。基质由微小粒状石英和长石集合体组成，呈霏细结构，长石以钾长石为主。岩石具斑状结构、碎斑结构，基质具霏细结构;囊状体构造、变余流纹构造(图3、4:碎斑熔岩薄片)。

火山口周边出露地层为上侏罗统西山头组，岩性为青灰色流纹质含角砾玻屑熔结凝灰岩(主要分布于花岙岛北侧高塘岛)，岩石成分主要由晶屑、玻屑及火山灰组成，晶屑含量较少，以石英和钾长石为主，含量约9% ～10%，大小1～2.5 mm;角砾以凝灰岩为主，呈棱角—次棱角状，含量约15%，大小在1～3 cm，个别大者可达10 cm以上;玻屑为塑变玻屑，胶结物为火山灰，岩石中见绢云母化、硅化蚀变。岩层厚度＞398 m。

1.西山头组凝灰熔岩;2.晚侏罗世潜石英正长斑岩;3.凝灰熔岩;4.石英正长斑岩;5.实测侵入接触界线;6.绢云母化;7.硅化;8.柱状节理。

图3 霏细碎斑熔岩(正交偏光)Fig.3 Porphyroclastic lava

图4 霏细碎斑熔岩(正交偏光)Fig.4 Porphyroclastic lava

1.2.2 柱状节理群柱体特征

(1)柱形 碎斑熔岩中发育多组节理，柱体主要以 280°∠60°、100°∠74°，215°∠63°、335°∠65°(石林景区测定)等四组节理围成，节理把柱体分割为四棱柱、五棱柱及六棱柱，在花岙岛东部的石林景区以四棱柱、五棱柱居多。

(2)倾斜度 花岙岛北部柱体主要向北西倾斜，以近直立为主，总体倾角约60°;南部柱体主要往南东倾斜，以近直立为主，总体倾角约70°;东部柱体倾斜度变化较大，在近火山口处，石柱以横向柱状分布，中间呈斜柱状分布，远离火山口区域为近垂直柱状分布，从西向东柱体呈斜柱状—近直立柱状的渐变过程，自上而下呈连续状态，石柱无交切关系，周边无断裂构造，为同一时期火山溢出产物。

(3)柱体大小 花岙岛北部、南部柱体大小均匀，直径大小变化不大，多以20～40 cm为主，总体南部柱体直径比北部略小;南东侧岩体内柱体较粗大，一般以60～95 cm为主;东部柱体直径变化大，直径大小40～90 cm，总体西侧小，东侧大，北侧小，南侧大，上部小，下部大。反映花岙岛碎斑熔岩溢出地表后，火山口西侧、北侧的熔浆冷却速度快，而南侧、东侧冷却速度慢。

(4)柱体完整性 北部及南部由于揭露标高较低，总体较完整，大部分区域仅见蜂窝状柱体顶端。东部景区内柱体完整，由上至下，连续不交切，有的直插海面，有的矗立排列，有的似石柱瀑布，完整性好。

(5)柱高 东部柱体最高，栈桥南东侧柱体较完整，呈斜柱状，单根高20～35 m;东侧岛屿最大高者约10 m，其他在3～6 m之间。南部和北部柱体高度不大，多以3～5 m居多，局部地段有＞10 m者。岩体内柱体高度一般在5～8 m，局部被水平节理分成数段。

(6)柱状节理分布密度统计 花岙景区栈桥南端节理统计点:选取30 m2面积进行统计，石柱直径大小一般以40～90 cm，55～65 cm居多，四棱柱12根，柱边长55～65 cm;五棱柱26根，柱边长40～90 cm。花岙岛南侧小码头节理统计点:选取16 m2面积进行统计，石柱直径大小一般以20～40 cm居多，四棱柱18根，五棱柱27根。花岙岛南东侧仙子洞旁岩体节理统计点:选取20 m面积进行统计，石柱直径大小一般以60～95 cm居多，六棱柱14根，五棱柱4根。综上，石柱单体密度约1.18根/m2，花岙岛柱状节理分布面积约1.03 km2，岛内石柱约1.03 ×1.18 ×106≈120 万根。

2 柱状节理群形成时代

在花岙岛东部仙子亭海岸边采集碎斑熔岩同位素年龄样，测年值为(116.2±1.7)Ma(测试单位:南京地质矿产研究所，测试方法:U-Pb法)，表明碎斑熔岩形成于早白垩世。

图6 花岙岛柱状节理群形成演化模式图Fig.6 Sketch map of joint group with internal columnar

3 柱状节理群的形成与演化

花岙岛柱状节理群的形成与演化分四个阶段:

(1)火山喷发期 晚侏罗世—早白垩世浙东南火山活动强烈［3］，花岙岛火山爆发，早期形成了一套巨厚的火山岩系地层—上侏罗统西山头组下部流纹质含角砾晶屑玻屑熔结凝灰岩(图6-A)。

(2)火山溢流、冷凝期 早白垩世火山爆发，晚期熔岩从深部侵出—溢出，形成暗紫色碎斑熔岩。由于压力骤降，熔岩中携带的早期晶出的石英、钾长石矿物晶体炸碎，又由于粘稠熔岩的限制，炸碎的晶体具有碎而不散的独特形态，熔岩向四周流动，自然冷却后，流速减慢，由于冷缩，熔岩由外向内产生裂隙，开裂中心区域温度下降慢，由于熔岩的化学成分不均匀，岩浆在冷却时，会不均匀地由四周低温区向中心高温区不等距收缩、开裂，开裂过程由熔岩表面逐步深达岩体内部，沿裂面形成了规则或不规则的柱状体。花岙岛柱状节理以五棱柱为主，在五棱柱之间则夹杂四棱柱和三棱柱。棱柱倾斜方向的变化与其产出的火山通道形状及地表地形有着密切关联，以花岙岛东部柱状节理群为例，在火山通道壁附近，熔岩的冷却面近直立，形成横向柱状体;在近火山口附近，处于通道壁与火山口弯曲地形，形成扇形柱状体;而四处流溢的熔岩因地形变化而产生形态各异的柱形体，远离火山口一带，近水平的地形则易形成近垂直柱状节理，使得柱状节理群由西向东呈现有横向—斜向—垂向的渐变变化(图6-B)。

(3)石英正长斑岩侵入期 石英正长斑岩在近火山口—火山通道内充填，花岙岛岩体侵入就位(图6-C)。

(4)风化剥蚀显露期 第四纪由于海水冲刷、侵蚀及自然的风化剥蚀等地质作用，地表覆盖层剥落，柱状节理群显露出来，形成了如今的海上柱状节理群(图6-D)。

4 结语

花岙岛柱状节理群形成于早白垩世，炙热的岩浆物质经火山口侵出后，在不均匀冷却和缓慢收缩的条件下，形成柱状节理群，是火山岩的原生构造。

［1］ 浙江省地质调查院.浙江省地质遗迹资源调查评价［R］.杭州:浙江省国土资源厅，2003.

［2］ 李全海，张环，俞方明，等.象山县地质遗迹调查评价与保护［R］.杭州:浙江省国土资源厅，2011.

［3］ 浙江省地质矿产局.浙江省区域地质志［M］.北京:地质出版社，1989.

(责任编辑:于继红)

The Features and Genetic Research of Columnar Joint Group in Hua'ao Island，Xiangshan County

LI Quanhai，ZHANG Huan
(Zhejiang Institute of Hydrogeology and Engineering Geology，Ningbo，Zhejiang 315000)

The volcanic landforms of columnar joint groups outcropped in the East－South side of coastal of Hua'ao island，Xianshan county town.These stone columns have an different diameters，length，color，tendency and position.They was dependent and structured stepwise hillside with layer upon layer along the slope.The hillside is the core feature spot of the Hua'ao island.The columnar joint groups were formed during the late pleistocene epoch.The mixed tuff lava were formed by the clastic and hot lava after the volcanic eruption.Because the composition of tuff lava were complicated，under the condition of inhomogeneous cooling and slow contraction，the columnar joint groups with different directions were formed，they were the original structure of extrusive rock.

Hua'ao island;columnar joint groups;volcanic landform;ancient volcano

P588.14

A

1671－1211(2013)05－0640－03

2013－04－12;改回日期:2013－05－08

李全海 (1979－)，男，工程师，资源勘查工程专业，从事区域地质调查工作。E－mail:xiaohaimail@sohu.com