内蒙古达里诺尔火山群位于天山—兴蒙造山带中部，坐落于晚海西期—印支期形成的索伦克尔缝合带上。早期造台地的拉斑玄武岩溢流式喷发规模更大，形成本区基底；晚期火山活动主要集中于台地中部并形成熔岩脊，火山活动规律是从边部向中部迁移。

内蒙古达里诺尔火山群位于天山—兴蒙造山带中部，坐落于晚海西期—印支期形成的索伦克尔缝合带上。其西北方向与阿巴嘎火山群相接，延入蒙古国，与达里干加火山群一起，构成亚洲东部面积最大的一片新生代火山区。

内蒙古达里诺尔火山群内零星出露下古生界石英片岩以及石炭系和二叠系砂岩和板岩，区内也分布有属于兴安岭组的侏罗系火山岩。第三系上新统棕红色泥岩有广泛分布，第四系地层以冲积、湖积砂砾为主。全新统的风积砂覆盖了研究区南部大范围区域（浑善达克沙地），燕山期花岗岩是最主要的侵入岩，锡林浩特断裂与林西断裂在本区穿过。本区火山岩颜色较深，新鲜面青灰、灰黑至深黑色，斑状结构。斑晶总体含量少，以橄榄石（5%—10%）和单斜辉石（2%—5%）为主，含少量斜长石。基质多为隐晶质，少量微—晶质，微晶有单斜辉石、橄榄石、长石、磁铁矿等。橄榄石斑晶和捕虏晶蚀变现象极其普遍，常见熔蚀边，呈港湾状，部分或整体发生伊丁石化。辉石柱状，常呈聚斑晶的形式出现。火山岩多含大小不一的气孔，含量约10%—20%。达里诺尔火山岩薄片的镜下特征与本区火山岩之下的贝力克等早期熔岩台地火山岩明显不同，前者斑晶少，主要是伊丁石化橄榄石和辉石，基质为隐晶质；而后者主要表现在斑晶明显分为大小两群，暗示形成于两个世代，其中斜长石应为演化晚期结晶而成，基质已大量结晶为微晶质，微晶矿物多数清晰可辨，以细长针状和板状斜长石为主，镜下薄片观察为显晶质结构。

贝力克牧场三级和一级台地火山岩以橄榄拉斑玄武岩为主，二级台地以石英拉斑玄武岩为主（陈生生等）。辉腾梁火山岩最底部是熔岩台地，其上分布着早、晚两期火山锥。辉腾梁熔岩台地岩性为石英拉斑玄武岩和橄榄拉斑玄武岩，早期火山锥来源火山岩为橄榄拉斑玄武岩与碱性玄武岩，晚期火山锥来源火山岩全部为碱性玄武岩。

内蒙古达里诺尔火山群区火山岩的岩性主要为碧玄岩和碱性玄武岩，少量为粗面玄武岩，二氧化硅变化范围较大，但全碱含量变化幅度小，均属碱性火山岩范畴。火山岩的微量元素呈LREE富集、HREE亏损的右倾型，显示了岩浆低度部分熔融的特征，且本区与邻区火山岩可能有共同或相似的岩浆源。结合锥体剥蚀程度表征的火山年龄，暗示本区岩浆成分从碱性玄武质和粗面玄武质逐渐演化为碧玄质，岩浆可能来自软流圈，而且来源逐渐变深。

内蒙古达里诺尔火山群地貌是中国东北地区的九大火山之一，火山锥形态各异，被称为“五大连池火山的微缩景观”。确认的火山中大部分都由渣锥构成，这些渣锥直径一般都不超过1千米，锥体相对高度大多在50—130米之间，火山岩面积达3000平方千米，单个火山熔岩流面积大多小于50平方千米，属于典型的单成因火山；另有部分火山是由熔岩构成的盾状火山锥，这些火山的熔岩流面积可达80平方千米，但由于熔岩流厚度一般小于30米，因此火山产物总体积小于10立方千米，也属于单成因火山。传统上，锡林浩特南部的火山岩被分为北部的贝力克牧场火山岩区和南部的辉腾梁火山岩区。北部区由数级熔岩台地构成大致南北展布的“平顶山”地貌；南部区则是以大量形态各异的火山锥叠覆于东西向展布的熔岩台地之上。

内蒙古达里诺尔火山群分为北部的贝力克牧场火山区和南部的辉腾梁火山区两部分。贝力克牧场火山岩在地貌上形成三台熔岩台地，海拔最高的三级台地形成时代最早（2.31—2.41Ma，海拔1280—1300米），二级台地其次（1.34—1.67Ma，海拔1160—1200米），一级台地形成时代最晚（0.51—0.88Ma，海拔1050—1150米），具有上老下新的分布规律。辉腾梁熔岩台地与贝力克三级台地相邻，海拔相似（1320—1350米），因此推测其形成时代在上新世—早更新世；早期火山锥风化严重，火山锥高/火山底部直径小于0.01，推测形成于中更新世；晚期火山锥风化弱，火山锥顶部普遍保留厚层熔结集块岩，火口沿窄，以鸽子山为代表的火山，其熔岩流中有保存完好的喷气锥，由此推断其形成时代在晚更新世—全新世。辉腾梁地区海拔最高的火山是晚期火山（1400—1650米），其次是早期火山（1350—1450米），最低是熔岩台地（1350—1370米），火山岩堆积序列总体上是下老上新的分布规律。

内蒙古达里诺尔火山群相对较新的火山还保留着火山机构，包括火山渣锥、火山口、熔岩溢出口、降落和溅落堆积物、塌陷坑、熔岩穹丘、熔岩流、喷气锥等，它们都发育在本群火山喷发前形成的多级造熔岩台地之上，是世界上海拔较高的火山群之一。火山区整体呈四周低、中间阶梯状隆起的台地地形，在东西方向上有延伸，按高程可分为四个阶梯，高度分别为1280米、1360米、1440米和1500米。台地中部分布着大量的新期火山锥，锥体整体上呈近东西向排布，部分火山锥体呈串珠状分布，熔岩台地整体呈东西向伸展、南北斜向压缩的“火炬”型，熔岩分布总面积约3100千米。熔岩台地的展布和火山锥的分布均呈东西走向的条带状，火山群的整体分布主要受东西向天山—阴山基底断裂和北东向大兴安岭—太行山断裂的双重影响。

北起锡林浩特市，南至达里诺尔湖—辉腾河一线的火山岩区统称为达里诺尔火山岩区，所含火山统称为达里诺尔火山群。

在卫星解译与野外实地调查的基础上，确认出内蒙古达里诺尔火山群88座火山锥体，另有约20座疑似火山有待进一步证实，大多为单成因火山。在野外勘查中发现北部岩区最南端的熔岩台地与南部岩区最北端在空间上相连，二者在形成时代上互有重叠。研究区内单成因火山种类齐全，喷发类型多样，保存状态完好，是中国板内单成因火山的典型代表。

内蒙古达里诺尔火山群按锥体形态将本区火山群分为截顶单锥形火山、复合型火山、盾形火山和残余型等四类，由于成分相近，其风化剥蚀和保留程度暗示了喷发时代的先后关系，根据锥体剥蚀程度和H/D值对本区部分火山活动的相对时序进行了分类。锥形及复合型火山位于火山群中部，而盾形火山多沿台地边部分布，残余形火山则分布广泛，表明台地边部火山形成时间较早。

早期造台地的拉斑玄武岩溢流式喷发规模更大，形成本区基底；晚期火山活动主要集中于台地中部并形成熔岩脊，火山活动规律是从边部向中部迁移。

根据钻孔火山岩年龄，达里诺尔火山活动可以追溯到中—上新世，但地表玄武岩熔岩台地及其上的火山锥体主要为第四纪火山活动产物，喷发活动可能延续到全新世。

内蒙古达里诺尔火山群内典型火山机构表明，不同的喷发方式穿插于火山喷发过程：早期火山活动多以侵出和溢流为主，逐渐转变为岩浆爆破式喷发（强斯通博利式，斯通博利式），晚期又过渡为溢流式喷发，喷发过程大体经历一个爆破强度弱—强—弱的转变，多数为中心式或裂隙—中心式喷发，射汽岩浆型的火山则是以剧烈的射汽岩浆爆炸开始，后期逐渐转弱为岩浆爆破喷发和溢流喷发。火山喷发过程中火山产物出现牛顿流体，宾汉流体，层流，颗粒流，涌流，空降等不同类型的运动形式，自火口向远源运动，形成差异化的火山产物。岩浆的输送速率、上升速度，以及围岩的类型，可能是造成达里诺尔火山群多样化喷发的主要因素。

爆破式喷发

爆破式喷发泛指以猛烈的爆炸为特点的火山喷发方式。在研究区，大部分爆破式喷发类型属于玄武质岩浆爆发中常见的夏威夷式喷发、斯通博利型喷发与强斯通博利型喷发，在个别火山出现射汽—岩浆爆发。

夏威夷式喷发（Hawaiianeruption）

特指爆破强度弱（爆发指数小于10）的熔岩喷泉喷发。研究区内大量火山锥的顶部堆积着厚层状溅落堆积。以将军岭火山为例，其顶部有近5米厚的熔结的火山集块堆积。熔岩喷泉喷发在火口周围堆积大量塑性与半塑性熔浆和碎屑，这些物质重新熔结在一起，形成熔结集块岩（agglomarate）。部分碎屑堆积在高温塑性—半塑性时发生重力崩塌，发生二次流动，其特点是流动速度慢，整体上具有熔岩流外貌，形成碎屑成因熔岩（clast—geneticlava）。

在剖面上，这些碎屑成因熔岩呈层状分布，层间有相互运动而形成的碎屑错动，而层内是熔结在一起的碎屑，颗粒间没有明显的相互运动。由此推测在夏威夷式熔岩喷泉喷发过程中，塑性熔岩团块重新熔结后发生层流（laminarflow）流动。在流体动力学中，当流体以平行层面低速度下流动时，流体趋于顺层流动而不会侧向混合，流体中也没有发生漩涡；在层流中，流体颗粒的运动是非常有序的，颗粒接近于平行于层面的直线移动。重新熔结的熔浆和碎屑形成的混合物具有粘度大的特点，其流动仅受重力影响，因此流速也较低，这些因素促使其发生层流。

斯通博利型喷发（Strombolianeruption）

在研究区，这种类型喷发所产生的碎屑分布在火口附近，构成火山碎屑锥。以双敖包火山锥体剖面为例，锥体总体堆积较为松散，剖面中常常夹杂熔岩团块或熔岩层，其中碎屑粒度较粗，以1至5厘米红褐色、灰褐色火山渣为主，中间夹杂大量火山弹、熔岩饼，火山灰含量低，局部出现弱熔结现象，略显层理。碎屑锥顶部溅落堆积由褐红色厚层碎屑熔岩构成，其中火山弹、熔岩饼等碎屑重新熔结，在堆积表层出现似熔岩流构造。利用卷尺对双敖包火山碎屑锥剖面的粒度统计（统计样本总量76件）显示，火山碎屑粒径集中在1—5厘米，占总数的95%。总体上反映了火山喷发过程中爆破强度较弱。

弹道抛射是斯通博利式喷发中常见的碎屑搬运方式。火山爆破喷发过程中，碎屑物质从火口高速向四周抛射，其初速度角度约在70—90度。碎屑物质受重力与空气阻力影响沿弹道轨迹飞行并堆积于火口周围。随着火山碎屑在火口周围的逐渐堆积，受重力作用沿斜坡发生垮塌。在研究区，发现大量碎屑锥剖面中都出现逆粒序层序结构，以双敖包火山锥为例，它的剖面上显示出是由大量相互不熔结的刚性碎屑颗粒组成，每一层中都出现逆粒序层序结构。在火山喷发过程中，垮塌的碎屑可能是以颗粒流（grainflow）的形式流动。在颗粒流中，颗粒间的介质（空气）仅仅起到润滑的作用，依靠颗粒间的互相碰撞使颗粒保持悬浮。在颗粒流中小的颗粒受重力影响从大的颗粒间隙中落下，因此造成逆粒序层序结构。

强斯通博利型喷发（violenceStrombolianeruption）

早期的火山学研究常把斯通博利式与强斯通博利式（或称亚布里尼式）混淆在一起。作者先前的研究以阿尔山地区哈拉哈河—绰尔河火山群高山和焰山为例总结出这种不同于典型斯通博利式火山的特殊的喷发类型所产生的碎屑特征。ValentineandGregg也对类似的喷发提出相似的认识，认为应把这种喷发作为单成因玄武质火山喷发方式的一个端元类型。这种类型的喷发与斯通博利型喷发的区别在于喷发指数更高，喷发过程中形成持续的喷发柱，火山产物中有空降火山碎屑席，如焰山、高山（赵勇伟和樊祺诚）。达里诺尔火山区内大敖包火山就属于强斯通博利式喷发。由于大敖包喷发时间较为久远，没有发现火山锥周围广泛分布的空降火山碎屑席。因此本文从火山锥体火山渣剖面上碎屑粒度分选来说明其与斯通博利式喷发的区别。在野外利用卷尺对大敖包碎屑剖面的统计表明（统计数据2095件），99%的碎屑粒径小于1厘米，91%的碎屑粒径小于2毫米。这反映了火山喷发时爆破强度大，大部分岩浆物质破碎成为火山灰，以空落的形式堆积在火口周围。

空降堆积见于喷发强度较强的超斯通博利式喷发中，如上文所述大敖包火山，其在喷发过程中有持续的喷发柱，大量碎屑在上升热气流持续作用下升至高空，最终受重力影响降落堆积在火山周围，形成局部粒度分选较好的空降火山渣堆积。

射汽—岩浆喷发（phreatomagmaticeruption）

射汽—岩浆喷发是岩浆在向地表上升的过程中，遇到浅层的地下水、冰川或潮湿沉积物（含水层）时，水受热转化为蒸汽而引起的爆发，其产物有水蒸气和围岩或岩浆的碎屑，以急流的形式紧贴地面流动，称为基底涌流或基浪（basesurge），最终形成涌流凝灰岩（surgetuff）。在伊和乌拉火山，存在大量射汽—岩浆喷发的地质证据。伊何乌拉火山顶部为松散的火山砾与火山块构成的火山渣锥，而底部主体由凝灰岩（火山灰加围岩碎屑等基浪堆积物）构成。这些凝灰岩广泛分布在渣锥的四周，其中多为弱胶结的浅灰黄色围岩碎屑，不同比例地夹杂着灰黑色脆性破裂的玄武岩块以及不同程度磨圆的火山砾。凝灰岩中平行层理极发育，层理产状大致平行于山坡。在射汽岩浆喷发过程中，喷发物以基底涌流的形式，贴近地表高速运动，颗粒间互相摩擦造成磨圆。这是颗粒流的一种特殊形式，其中碎屑物与气体混合形成低密度流体，以非常快的速度运动，以圣海伦斯火山为例，其涌浪的速度可高达90—110米/秒（Schmincke）。

溢流式喷发

溢流式喷发是指熔岩沿岩浆通道以较平静的方式喷出地表，形成熔岩河，熔岩湖等。大多数爆破式喷发渐近结束之际，都会转变为熔岩从火口溢流喷发。但有的火山喷发从始至终就是平静的溢流式喷发。这是两种不同的岩浆喷发过程，与火山活动的构造控制、岩浆上升通道乃至岩浆成分有关。研究区的熔岩台地，无论形成时代早晚，都没有见到明显的火山碎屑锥，由此推测，它们最主要的形成方式就是溢流式喷发。在贝力克牧场花特敖包中更新世形成的一级熔岩台地上，结壳熔岩表层构造明显。熔岩在此处形成一个南北走向的小型台地，台地中央部分是宽300米，长约2千米的低地。推测岩浆沿裂隙状岩浆通道上涌，在地表形成火山帘，向两侧喷溢岩浆，喷发结束后，由于裂隙式岩浆补给通道冷却收缩，形成这种特殊的裂隙式熔岩溢出火口。由此可以推测，溢流式喷发在达里诺尔火山群中普遍存在，早期的熔岩台地可能都是这种喷发的产物。

有的溢流式喷发沿中心式岩浆通道，在地表形成坡度低缓的火山，它们有时也会有少量碎屑组份，但总体上以熔岩流构成，外形特征上与碎屑锥明显不同。这种单成因火山的溢流成因火山在平面外形上为圆形或椭圆形，地貌上形成盾形，称为盾形火山（scutulumtype）。在达里诺尔火山群，盾形火山数量只有10余座，但它们熔岩流分布面积通常很大。以阿斯根火山为例，熔岩盾体平面上呈椭圆形，长轴直径达到1200米，火山坡度约为5°，熔岩流分布面积超过80平方千米。

侵出

当岩浆粘度大时，粘性熔岩受到内力挤压，从相对狭小的岩浆通道中挤出，形成侵出成因的岩穹或岩墙。达里诺尔火山群内岩浆侵出现象常见，分为岩墙、岩穹与岩脊。

岩墙

鸽子山火山口保存有平行火山口走向的一系列岩墙，这些岩墙在火山口内呈平行的阶梯状分布，每个岩墙产状近于直立，常曝露出一侧岩墙面，在这些表面上可以见到小型水平柱状节理发育，表面相对光滑，推测在火山喷发最后阶段，半塑性熔岩被挤出火口，刚出地表即冷却成固结。因其等温面平行竖直的岩浆通道，所以形成水平柱状节理。

在伊和乌拉火山中也发育大量侵出岩墙。在凝灰岩构成的火山基底中，断续有侵出岩墙出露，其中的裂理似正花状构造，岩墙中央裂理为竖直方向，向边部过渡为平行边坡产出。岩墙中致密熔岩破裂为棱柱状，在岩墙项部表层以及岩墙与凝灰岩接触面上发育球粒构造，反映出其经历过快速侵出冷动的过程。

岩穹与岩脊

以白音库仑，大黑山等为代表的火山，由一条或数条熔岩脊构成，有时形成数条熔岩脊呈放射状展布。岩穹或熔岩脊的顶部见到自碎角砾岩，以及被同成分胶结形成的角砾熔岩。这种侵出有时发生在爆破式喷发结束后，如白音库伦、大敖包，有时火山本身从开始就以侵出为主。

大黑山是侵出式成因的最典型代表。大黑山总体形态为以主峰为中心，向多个方向呈放射状分布多条山脊。山脊的中心部位为致密熔岩，边缘是呈叠瓦状分布的板状熔岩，最表层是紫红色熔结的火山渣。这些火山渣粒度分选好，以火山砾为主，其中没有熔浆团块、熔岩饼等焊结介质。在垂直剖面上，这些火山渣呈现从表层向深部熔结程度递增的规律。在熔结火山渣之下是侵出熔岩脊。这些熔岩脊坡度陡峭，大多大于45度，表层是薄层自碎熔岩角砾层，底部是厚层的致密熔岩，这些熔岩当中常含有刚性火山岩碎块，是熔岩尚处塑性时，在侵出过程中卷入表层自碎角砾所致。

这些现象表明，在熔岩侵出时，已经产生一定的屈服强度，表现出宾汉（Bingham）型塑性流体（非牛顿流体中的一种）的流变学行为。正是由于这种特性，熔岩侵出时在强大挤压力作用下，像牙膏一样被挤出火口，在距离火口不远的地方，形成边坡陡峭的熔岩山脊。在侵位过程中，山脊中心高温的塑性流体对表层的物质，如表层冷冻自碎的岩块和先前空降的火山渣，进行重新熔结并形成大黑山熔岩脊剖面中的各种地质现象。与之作为对比的是，在溢流式喷发中，基性岩浆流体在高于液相线温度条件下粘度相对较小，像水流一样受重力作用向低处流动，此时更接近牛顿流体。

内蒙古达里诺尔火山群中很多火山的火口沿高度有规律地不对称分布，火山锥的西北侧火口沿具有较低的海拔高度，而东南侧火口沿普遍具有较高的海拔高度。溅落堆积物大量出现在东南侧火口沿，形成厚层熔结集块岩堆积，在东南侧火口内坡上，也布满顺坡固结成层的碎屑成因熔岩；而在西北侧火口沿，溅落物只是零散地以薄层出现，西北侧火口内坡上没有碎成熔岩；这种现象普遍出现在区内火山中。

价值意义

内蒙古达里诺尔地区火山活动规模大，持续时间长，保存逾百座单成因火山。丰富的第四纪火山产物提供了绝佳的研究样本，使这里成为研究大陆板内火山作用理想的天然实验室。内蒙古达里诺尔火山群中对未来火山喷发灾害最有启示意义的晚第四纪（中更新世晚期以来）火山作为研究对象，在火山地质调查基础上，开展火山地质与形貌研究，限定岩浆通道系统在深部的特征，致力于探索火山作用与构造活动相互关系。

中亚造山带是一条横亘在西伯利亚—俄罗斯克拉通与华北—塔里木克拉通之间的一条巨型的造山带。它的形成过程始于约10亿年前，代表了显生宙以来亚洲大陆的一次重要的增生过程。达里诺尔火山群位于中亚造山带中部，地处索伦缝合带附近，在北东东向的锡林浩特断裂与林西断裂之间。其所处构造背景远离现代板块俯冲带与碰撞带等板块边缘环境，是中国最为典型的板内单成因火山群。为了解释单成因火山的成因机制，研究火山岩浆通道系统特征必不可少。岩浆通道系统的性质在很大程度上影响着火山喷发物理过程与火山类型。岩浆通道在地表的出露位置决定着火山口的方位，通道的形态决定着火山物质喷射方向和最终堆积位置，而岩浆通道中岩浆输送的速率和频率与火山的喷发强度、活动时间、喷发次数、火山产物多少直接相关。由于岩石力学特性，岩浆通道在岩石圈浅部常常以岩浆补给裂隙的形式出现。对火山群内岩浆补给裂隙（通道）或岩墙控制因素的研究对理解火山作用的方式，以及评估一个地区火山喷发危险性有重要意义。通过野外火山地质地貌的参数化定量研究，结合室内模拟实验研究，确定岩浆补给通道的控制因素，是火山学研究的新热点。