内蒙古乌兰哈达火山群位于内蒙中部、华北克拉通北缘,大体上处于
大兴安岭—太行山重力梯度带与华北克拉通—中亚造山带界线交汇区域,东经113°01'—113°32',北纬41°26'—41°38',处于蒙古高原南,行政区划上属于乌兰察布市察哈尔右翼后旗。,分布面积约280平方千米。
形成演变
内蒙古乌兰哈达火山群是第四纪晚期火山作用的产物,内蒙古乌兰哈达火山群经历了两个地质时期的火山活动,分别是第四纪晚更新世(距今12万年前)和全新世(距今1万年)。在晚更新世时,火山活动受东北和西北向地壳裂隙的控制,火山熔岩便沿着裂隙涌出地表,这种喷发方式被称为裂隙式喷发,也因现在仅能在冰岛观察到这种火山喷发,又被称为冰岛式火山。到全新世时,原来裂隙式的火山活动停止,裂隙带多被熔岩堵塞,火山活动转为总体受断裂带控制的中心式喷发,这就是30多座火山呈串珠状展布的原因。在长约12千米的断裂带上,北、中、南三座“炼丹炉”火山相继喷发,以及尖山西部几座小型溅落火山锥。
位置境域
内蒙古乌兰哈达火山群位于内蒙中部、华北克拉通北缘,大体上处于大兴安岭—太行山重力梯度带与华北克拉通—中亚造山带界线交汇区域,行政区划上属于乌兰察布市察哈尔右翼后旗。分布面积约280平方千米。
地理环境
地质
内蒙古乌兰哈达火山群是内蒙古高原南缘最年轻的火山群。内蒙古乌兰哈达火山群周围发育有大量的新生代地堑盆地、活动强烈的断层以及广泛分布的火山岩。火山群西侧是新生代河套断陷盆地,东侧是上新世—第四纪商都盆地。区域内EW向断层与NNE向断层第四纪以来活动明显。火山群周围有大面积分布的晚渐新世—第四纪形成的集宁玄武岩(汉诺坝玄武岩)。长期以来,乌兰哈达火山群被归入集宁玄武岩。近年来,这一火山群中陆续发现晚更新世—全新世火山活动的证据,逐渐成为火山研究的热点。内蒙古乌兰哈达火山由碱玄质松散火山渣、熔结集块岩和碱玄岩组成。
地貌
内蒙古乌兰哈达火山群,火山犹如串珠状分布在地壳裂隙上。体态挺拔秀美,火山形态遭受风化、侵蚀的时间不长,属于国内外罕见的大陆裂隙式火山群。火山喷发出的熔岩流受地势的影响,流经河流、河谷、沼泽地形成了新的地貌,例如石河、石湖、石海、石浪、石禽、石兽等。火山锥体基本未遭受剥蚀破坏,保存完好,火山结构完整,构成了乌兰哈达第四纪火山群主体。
主要火山
综述
内蒙古乌兰哈达火山群有30多座火山,内蒙古乌兰哈达火山群大多具有多个火口和锥体,共由20个火山锥组成,其中包括17个火山渣锥,3个熔岩锥。12个火山渣锥底部直径在60—160米之间,另外5个渣锥底部直径在300—680米之间。熔岩锥底部直径在70—90米之间。这些火山锥形成NE和NWW两个线性排列。
内蒙古乌兰哈达火山区有8座火山组成,即红山、火烧山、那明山、北炼丹炉、中炼丹炉、南炼丹炉、黑脑包和北尖山。
火烧山火山
火烧山火山位于乌兰哈达东南红山村一带,从西北至东南依次为西火烧山、中火烧山和东火烧山,整体呈北西向排列,形态相似,但规模不一,由西火烧山到东火烧山逐渐变小,其中形态较完整的是中火烧山火山。该火山锥底直径约150米,相对高度约25米,锥体外坡平均坡度约14°,东侧相对较陡。
北炼丹炉火山
北炼丹炉火山紧邻乌兰哈达乡,火山由锥体和熔岩流两部分组成。火山锥坐落于太古宙乌拉山岩群和华力西期花岗闪长岩之上。地理坐标为东经113°10',北纬41°37'。锥体及火口保存完好,形如钟状,平面上呈圆形,锥底直径东西长约700米,南北约600米。火口沿西北侧最高,海拔1571米,东北垣最低,锥体相对高度约80米。口直径约180米,深度约30米。锥体外坡度约28—30°,东北坡相对更陡。火口沿较窄,约3米—5米。火内发育有火口锥,直径约30米,相对高度约1.5米。
中炼丹炉火山
中炼丹炉火山位于乌兰哈达西南7.5千米,其形状与北炼丹炉火山相似,仅规模有一定区别。中炼丹炉火口地理坐标为北纬410°36',东经113°07',为乌兰哈达火山群中保存最好、规模最大的一座火山。火山由玄武质渣锥和熔岩流组成。火山锥坐落于华力西期花岗闪长岩之上,平面上呈近等轴状,锥体高约85米,锥底直径约780米—620米。
南炼丹炉火山
南炼丹炉火山与中炼丹炉火山在形态、组成及结构上相似,由锥体和熔岩流两部分组成。但锥体相对较小,人为破坏严重。熔岩流呈扇状展布,分布范围远小于中炼丹炉火山,熔岩流类型为结壳熔岩。
黑脑包火山
黑脑包火山位于乌兰哈达西南6千米处东经113°08',北纬41°36',坐落于华力西期花岗闪长岩之上。海拔为1581米,锥体相对高度约45米,锥底直径约300米,整体成圆锥状,火口不明显。火山锥由玄武质火山渣、熔结集块岩和碱玄岩等构成。
尖山火山
尖山北西分布着8个小型火山锥,总体仍分布在北东向基底断裂上。锥体直径20米—150米,高度5米—30米不等。锥体形态多不规则,平面上呈近等轴状或长垣状。由暗灰色、褐红色火山渣块、熔岩饼及火山弹组成,火山弹形态多样,有麻花状,纺锤状等。部分碎屑相互焊接,形成熔结集块岩,构成溅落锥或溅落堤。相对东侧锥体火口不明显,也无熔岩流溢出,其中第2锥体由熔结集块岩和熔岩组成,熔岩在花岗闪长岩基底中呈北东向侵出岩垅出露,宽度约3m—5米,产状近直立,地貌上突起,长约120米,构成特征的熔岩脊,熔岩脊是岩浆沿裂隙活动的直接证据。相对西侧锥体火口呈马蹄形或不规则形,并有熔岩流溢出,但不同火口溢出的熔岩量相差很大。尖山西南锥体溢出的熔岩流为渣状熔岩流,熔岩流顺坡向西南流动,呈扇状展布,流动距离约2千米,并覆盖在中炼丹炉早期熔岩流之上。中炼丹炉与尖山西火山熔岩流之间的叠覆关系表明,尖山西小规模火山喷发是乌兰哈达火山群中活动相对最晚的火山。火山锥的分布、结构组成及火山喷发特征表明,尖山西火山是北东向裂隙控制下的多点式熔浆喷泉式喷发的产物。
火山活动
活动历史
内蒙古乌兰哈达火山群活动可分为晚更新世晚期和全新世两期。晚更新世晚期火山,喷发规模小,由溅落锥和少量熔岩流组成,火山剥蚀程度较大,锥体完整性相对较差,但火口形态仍清晰可辨。全新世包括三座炼丹炉火山和尖山西部小火山锥,总体呈北东向串珠状展布。
内蒙古乌兰哈达火山群位于汉诺坝玄武岩台地北部,新近纪汉诺坝时期曾有过强烈活动。晚更新世晚期以来,随着蒙古高原南缘构造活动加强,基底断裂复活,导致玄武质岩浆沿北东向和北西向断裂发生裂隙式喷发,形成一系列沿断裂带线状排列的溅落锥、溅落堤和复合火山锥。火山爆发作用弱,开始仅局部发生爆破式喷发,形成降落堆积。沿基底断裂大部分地段为熔岩喷泉式活动,形成一系列规模不一的溅落锥。晚期熔岩流自火口缓慢溢出,有些岩浆从火口中漫溢形成熔壳状锥体。熔岩流规模小,分布范围局限。晚更新世总体虽为裂隙式喷发,但岩浆溢出率很低,溢出的熔岩流体积很小,这是本区裂隙式火山的重要特征之一。晚更新世火山喷发后,本区火山活动暂时停息,遭受了一定剥蚀,使锥体高度剥蚀降解约1/3,残余火口仅保留其轮廓,深度不足2米。
进入全新世,由于晚更新世末期火山活动一度停息,裂隙式通道大部分已被凝固的熔岩堵塞,故火山活动转变为总体受断裂控制的中心式喷发。在长约12千米的断裂上,北、中、南三座炼丹炉火山相继喷发。由于岩浆上升减压,岩浆中挥发份出溶,使岩浆通道内压力增大,火山活动首先发生强烈爆发,高度碎屑化的岩浆碎屑物被喷向高空,然后在重力作用下降落,形成规模较大的降落火山渣锥。岩浆上升通道打开后,随着岩浆中挥发份的减少、岩浆上升速度加快以及火口开放所造成压力的骤减,火山活动转为熔岩喷泉式喷发,发生溅落堆积,碎屑化程度很低的高温塑性熔浆碎屑溅落在火口沿上,堆积并相互焊接,形成熔结集块岩或碎成熔岩,使火口垣不断加高,形成陡峻的溅落火山锥,溅落堆积的出现标志着爆破式火山作用已经进入晚期。溅落堆积后,由于挥发份急剧减少,岩浆溢出率快速提高,火山作用方式转为溢流式,岩浆沿着碎屑锥体底部与基底接触面处的中性浮力界面形成岩浆溢出口,溢出大量熔岩,形成多股熔岩流,组成熔岩台地。熔岩流早期为结壳熔岩,晚期常为渣状熔岩。由早而晚熔岩流规模减小,小规模渣状熔岩流的溢出,暗示火山溢流活动已接近尾声。火口锥的出现,标志着炼丹炉火山活动基本结束。炼丹炉火山从早期的较强爆发降落堆积、溅落堆积,到大量熔岩流的溢出,反映岩浆中挥发份逐渐减少,火山活动强度逐渐降低,属于斯通博利式火山。炼丹炉火山活动晚期或结束后,断裂活动向西南扩展,火山喷发活动也相应向西南迁移。在尖山西形成一系列呈北东向排列的溅落锥和溅落堤,同时溢出少量熔岩流,熔岩流覆盖在中和南炼丹炉熔岩流之上。侵出熔岩脊的出现,标志着乌兰哈达火山群火山活动进入休眠期。
火山特点
内蒙古乌兰哈达第四纪火山活动总体有自北东向南西迁移的特点,不同火山熔岩流的相互叠置关系表明,全新世火山活动北、南炼丹火山较早,中炼丹炉相对较晚,尖山西火山喷发最晚。绝大多数呈北东向串珠状展布,严格受北东向基底断裂控制。火烧山等五座火山总体呈北西向排列,显示受乌兰哈达—高勿素隐伏大断裂控制。反之也反映乌兰哈达—高勿素区域大断裂是一多期活动的长寿断裂,晚更新世以来活动性加强,这也由控制新生代沉积盆地的形成与发展以及现代水系的分布得到佐证。亦即火山的空间分布,反映了该区晚更新世以来地壳的活动性及新构造活动的基本特征。
火山特征
火山地质特征和热释光测年表明,内蒙古乌兰哈达属第四纪火山群,主要由3万年以来的火山喷发产物构筑。据火山形貌特征、火山产物与沉积物之间相互关系,可进一步分为晚更新世晚期和全新世两期。全新世火山活动北和南炼丹火山较早,中炼丹炉相对较晚,尖山西火山喷发最晚。火山分布严格受基底断裂控制,总体为裂隙式或裂隙—中心式火山。晚更新世主体为裂隙式喷发,全新世主要为裂隙控制下的中心式喷发,炼丹炉属斯通博利式火山。
火山结构
内蒙古乌兰哈达火山群中火山锥保存尚好,结构完整,但明显可分为两期。早期火山锥规模小,已遭受一定剥蚀,但火口形态仍清晰可辨。晚期火山结构完整,火山锥、火山口、喷火口均完好,甚至火山喷发晚期形成的火口锥(火口内小的侵出穹丘)也完好无损,未遭受剥蚀。熔岩流单元的结构、流淌范围清晰明了,熔岩流表面构造、胀裂谷、塌陷谷及熔岩眆均保存完好。
自然资源
植物资源
内蒙古乌兰哈达火山群植被类型以克氏针茅(Stipakrylovii)建群的典型草原为主,伴有局域灌丛,其中全新世火山以克氏针茅建群,晚更新世火山黑脑包以小半灌木百里香建群,植被类型均以草本植物为主,群落优势种有羊草(Leymuschinensis)、星毛委陵菜(Potentillaacaulis)、冷蒿(Artemisiafrigida)、糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)、苔草(Carexkorshinskyi)、小叶锦鸡儿(Caraganamicrophylla)等。
菌类资源
内蒙古乌兰哈达火山群的孢子形态物种4科7属34种,其中无梗囊霉科(Acaulosporaceae)1属10种,近明球囊霉科(Claroideoglomeraceae)1属3种,巨孢囊霉科(Gigasporaceae)1属1种,球囊霉科(Glomeraceae)4属20种。优势科为Glomeraceae,优势属为Glomus,优势种为G.reticulatum,在各样地均有分布。高通量测序注释出土壤AMFOTU分属于双型球囊霉属(Ambispora)、多样孢囊霉属(Diversispora)、盾巨孢囊霉属(Scutellospora)、球囊霉属(Glomus)、类球囊霉属(Paraglomus)等属及部分未鉴定属,其中Glomus为绝对的优势属,与形态学鉴定结果相一致。
旅游资源
内蒙古乌兰哈达火山群是自治区级地质公园,属国家自然保护区。由于地质公园内集聚了草原火山群、熔岩地貌及堰塞湖景观,被誉为天然的“火山博物馆”。
内蒙古乌兰哈达火山地质公园位于察右后旗白音察干镇以北。该市政府委托河北地质大学编写的《拟建内蒙古乌兰察布国家地质公园综合考察报告》显示,该园区有第四纪(约260万年前开始,一直延续至今)火山30余座,分布面积约30平方千米。
所获荣誉
2015年12月,内蒙古乌兰哈达火山口群登上了《中国国家地理》杂志封面,被称为“低调的高品质火山景观”。
2018年,内蒙古乌兰哈达火山地质公园就通过了实地验收并批准命名。按照“在保护中开发,在开发中保护”的原则,当地不断完善基础设施建设、地质遗迹保护、解说系统建设、信息化建设,以及科普教育推广等。
科研成果
初步的火山岩K—Ar测年研究表明,红山、火烧山和黑脑包三个火山形成于0.22—0.36Ma,属中更新世晚期。其它火山的风化程度明显较弱,尤其是北炼丹炉、中炼丹炉、南炼丹炉、和北尖山,这四座火山保存着较为完整的锥体,熔岩流表面裸露,喷气锥、绳状熔岩、结壳熔岩这些熔岩流动过程中形成的独特地质景观得以保留,表明它们形成时代较晚,推测火山喷发时代在晚更新世—全新世。由此推断乌兰哈达火山群有早晚两期火山活动,中更新世晚期火山活动主要发生在NWW走向的乌兰哈达—高勿素深断裂附近,火山喷发规模较小,喷出熔岩也相对较少,而晚更新世—全新世喷发的火山主要在NE走向的线性排列上,这一规律连同新发现的NE向的喷发裂隙支持在这一方向上存在断裂构造。基于以上认识,我们提出,区域上NE向的主压应力作用在NWW走向的乌兰哈达—高勿素深断裂上,使其形成左旋逆走滑,并衍生出NE走向的张裂,这些NWW走滑断裂与NE张裂一起控制了乌兰哈达第四纪晚期火山活动的时空分布。