肖家窯火山活動的沉積響應及其對區(qū)域構造運動的指示.pdf

1、肖家窯火山所在的大同盆地位于上地幔隆起帶上，由于這里的地殼厚度相對周邊地區(qū)薄弱、存在許多斷裂帶，導致地球內(nèi)部上地幔物質(zhì)向上運動并產(chǎn)生巖漿活動，第四紀時期火山活動活躍。本文通過肖家窯火山活動的沉積響應特征分析探討其與區(qū)域構造運動之間的關系，最終為大同盆地構造運動研究奠定基礎，同時為山西地塹系的湖盆構造演化機制提供新的線索。
　　 野外調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)，肖家窯火山錐在火山噴發(fā)時是位于古湖之中的，除錐體上部以外，其四周都為湖水淹沒。在此背

2、景下，火山噴發(fā)后的火山渣、火山灰落入湖水之中后，都經(jīng)過湖濱水流的搬運再沉積，形成了具有顯著層理的火山物堆積層，并與湖相粉砂粘土層呈互層分布。
　　 我們分別在火山錐中上部和坡麓地帶選取了兩個具有代表性的剖面來分析：①火山噴發(fā)物沉積層的測量。在火山錐的中上部，在湖濱附近沉積的、呈層狀的火山彈、火山礫、火山碎渣和火山灰層，產(chǎn)狀發(fā)生了傾斜，且位于底部、形成時代逾早的沉積層傾角越大。通過標志層追蹤和測量得出：第一期沉積層的傾角約34°，

3、第二期沉積層約20°，第三期10°，第四期為6°，分別代表著不同的火山活躍時期；②我們對上覆第四期火山噴發(fā)物的黃土層進行了磁化率測量，對上覆第三期火山噴發(fā)物的湖相沉積粉砂層進行了OSL測年。上覆黃土-古土壤序列的初步研究顯示：第四期火山活躍期發(fā)生在L1黃土堆積期；OSL測年結果顯示，第三期火山活躍期發(fā)生在L2黃土堆積期；根據(jù)文獻數(shù)據(jù)，第二期和第一期火山活躍期時代可能分別對應于L5、Ls黃土堆積期。第一、第二、第三活躍期火山堆積層為湖濱環(huán)

4、境下的沉積，第四活躍期的堆積層為氣下堆積；其中第二、第四活躍期堆積層之上覆蓋了黃土-古土壤層，第一、第三活躍期堆積層之上覆蓋了湖相沉積層。③通過火山錐中上部和坡麓的第一、第三活躍期之上的湖相層樣品的粒度實驗顯示：粒度頻率曲線和概率粒度累積曲線和相關參數(shù)分析表明湖泊的沉積環(huán)境不穩(wěn)定，反映了最底層具有不穩(wěn)定的水動力，這與火山活動引起古湖的水體動蕩有關；第一、第三活躍期堆積層之上的湖相沉積物粒徑里現(xiàn)出韻律變化，由底部至上部由粗逐漸變細，對應的

5、是湖進序列，再由細逐漸變粗，對應的則是湖退序列。這種韻律變化與區(qū)域的湖進、湖退有密切關聯(lián)。
　　 根據(jù)區(qū)域湖進湖退的影響因素和過程分析，肖家窯火山區(qū)域湖進湖退的變化模式屬于快速湖退、緩慢湖進。肖家窯火山區(qū)域的湖進湖退的主要是由構造運動引起的，區(qū)域的湖盆屬于外流湖盆，而對于外流湖盆水面的高度主要取決于出水口處的門檻高度。湖盆底部與門檻高度的間距差變小，大量的湖水則外泄，產(chǎn)生湖退現(xiàn)象；如果間距差變大，則產(chǎn)生湖進現(xiàn)象，區(qū)域湖進湖退與湖

6、盆底部抬升和下沉有關聯(lián)。
　　 根據(jù)肖家窯火山區(qū)域盆地內(nèi)部地球物理資料可知：肖家窯火山活動活躍期指示著在對應于黃土Ls、L5、L2和L1堆積時期，盆地地殼深部上地幔物質(zhì)上拱非常強烈?；鹕奖l(fā)時期引起的大幅湖退是與上地幔物質(zhì)強烈上拱有關。上地幔物質(zhì)的強烈上拱一方面會使得盆地地殼抬升，盆底也相應被抬高且降低了與下游水流門檻的高差，大量湖水外瀉，產(chǎn)生強烈的湖退事件?；鹕椒€(wěn)定或平靜期間也就是在上地幔上拱活動較弱或較平靜時期，已經(jīng)上拱的上