中国中—东部新生代玄武岩时空分布规律及地貌响应

发布时间：2020-05-13 13:33

【摘要】：中国中-东部地区地表广泛出露的新生代玄武岩是大陆内部幔源岩浆作用的典型代表。为了探讨与这种幔源岩浆作用相关的地幔深部过程如何改造大陆地貌,本文利用图像处理技术重新统计了该区新生代玄武岩的时空分布规律,定量分析了玄武岩分布区的地貌类型,并尝试探讨了玄武岩分布区与周边地区在地貌、重力异常上的空间关系。本文利用精细的图像处理技术,针对中国中-东部地区地质图件中的新生代玄武岩进行了像素提取,将其与高精度地貌图叠加。在上述工作基础上,本文还进一步获取了我国中-东部地区出露地表的新生代玄武岩总面积及各分区面积数据,隐伏在盆地中的玄武岩未统计在内。本文中国中-东部的分界为南北向分布的新生代盆地,盆地以西为中国中部,盆地以东为中国中部,而中国中部与中国西部的边界为吕梁山最西端所在经线。相关统计结果表明：(1)我国中-东部地区新生代玄武岩总面积为80600±3300km2；(2)以东部新生代盆地为界,盆地以西的中部地区新生代玄武岩面积为35487±1451km2,盆地以东的东部地区新生代玄武岩面积为45094±1844km2,两地面积比为44：56；(3)按时代划分,中国中-东部新生代玄武岩随时代变新分布面积递增,古近纪、新近纪和第四纪分别占总面积的0.4%、21.1%和78.5%；(4)中部地区的新生代玄武岩主要分布在北方,由北至南可划分为三个主要的出露区,分别为松辽盆地以西的大兴安岭地区(7334±300km2)、锡林郭勒地区(13843±566km2)和华北北缘区域(14310±238km2)；(5)东部地区新生代玄武岩的分布范围广泛,从黑龙江至海南岛均有出露,大致也可划分为三个区域,包括松辽盆地以东的东北地区(35380±1447km2)、从山东到福建零星分布的华东地区(1707±70km2)以及位于海南岛、雷州半岛的雷琼地区(8006±327km2)；(6)总体来说,我国中-东部地区新生代玄武岩主要分布在北方,以山东省为分界的北方玄武岩面积达71247±2850km2,南方玄武岩面积达9334±373km2,两地面积比为88：12。在地貌特征上,中国中-东部新生代玄武岩分布区地貌高程上以低海拔地貌为主,中海拔次之,高中海拔最少；无论是低海拔还是中海拔地区,玄武岩出露地区均以低起伏地形为主,主要为低丘陵、平原和高丘陵三类,仅少部分分布在小起伏山地和中起伏山地中,未见分布于中起伏中山与高中海拔平原两类地貌的玄武岩。而朝鲜境内的长白山玄武岩部分则分布于中起伏中山地貌上。各地区玄武岩喷发区的地貌与周围地貌存在耦合与解耦两种形式。其中中国中部的锡林郭勒地区、大兴安岭五岔沟等地区、华北北缘赤峰地区玄武岩喷发区、中国东部的东北长白山地区、五大连池地区、伊春地区、山东、浙江等地区的玄武岩分布区与周围地区的地貌类型耦合；而中部的华北北缘集宁地区、大兴安岭诺敏河地区、东部的镜泊湖地区、南京地区及雷琼地区的玄武岩喷发区与周围地貌差异较大。中国中-东部新生代玄武岩均分布于布格重力正异常值附近,且布格重力异常较周边地区明显,新生代玄武岩分布与重力正异常之间呈现出四种空间关系。第一类：玄武岩喷发范围轮廓线与重力正异常高值范围轮廓线几乎重合,玄武岩具有喷发规模非常大,玄武岩分布区地貌类型简单,并与周围地貌耦合,以平原为主等特点。中国中部锡林郭勒地区的阿巴嘎-达日甘嘎第四纪玄武岩属于第一类。第二类：玄武岩喷发主体在重力正异常高值区,喷发规模不及第一类,且具有四种地貌中最为复杂的类型,多达8-12类,该类玄武岩地貌与周围地貌耦合。包括中国中部华北北缘赤峰新近纪玄武岩、大兴安岭地区的阿尔山、柴河、五岔沟第四纪玄武岩,中国东部东北地区长白山第四纪玄武岩等。地表同步抬升的特征不及锡林郭勒玄武岩明显。第一、二类玄武岩均分布在中国北方,具有喷发规模大,且火山形态保存较好等特点。第三类：新生代玄武岩的喷发区主体位于重力正异常高值区边界外围。该类玄武岩的喷发规模较第一、二类小,多呈零散分布,喷发年代相对较老,玄武岩地貌也较简单,除南京地区苏北玄武岩外,其余地貌与周围地貌均耦合。这类玄武岩主要为中国东部东北地区五大连池-伊春第四纪玄武岩、鸡西新近纪玄武岩、鲁西新近纪玄武岩、苏北新近纪玄武岩和浙东新近纪玄武岩。第四类：新生代玄武岩喷发区位于相邻若干重力正异常高值区域的鞍部,喷发规模与第二类相似,玄武岩地貌类型较简单,与第一类的区别是以低丘陵地貌为主,平原次之,少部分为高丘陵地形,且玄武岩喷发位置的地表裂隙发育。且具有玄武岩喷发区地貌明显区别于周边地貌的特征。如中国东部东北地区龙岗-镜泊湖玄武岩、中部华北北缘地区集宁张家口大同新近纪及第四纪玄武岩、大兴安岭地区诺敏河第四纪玄武岩及中国南部的雷琼第四纪玄武岩。具体表现为：张家口集宁玄武岩下伏地区的两侧重力正异常鞍部为汾渭裂谷,雷琼地区被琼州海峡分隔,龙岗-镜泊湖地区玄武岩位于北部张广才岭-老爷岭及南部的长白山地中间的夹心地带,诺敏河地区玄武岩沿河谷分布。且雷琼地区玄武岩与镜泊湖地区玄武岩出现布格重力正异常与地势解耦。根据玄武岩的喷发面积、与布格重力异常等值线的关系及地貌类型,本文把中国中-东部地区软流圈上涌引起的地表响应方式简单归纳为以下四种情形。第一类玄武岩形成背景为大规模的软流圈上涌彻底改造或继承了先前地貌(布格重力正异常等值线轮廓几乎重合)。当软流圈上涌规模非常大且上覆地表裂隙不发育时,表现为地表的整体抬升伴随玄武岩浆同步喷发,以中海拔平原型为主的简单型地貌说明地表被整体改造,以中国中部锡林郭勒地区玄武岩为代表。第二类玄武岩形成背景为较大规模的软流圈顶面遭遇较高密度地壳,且地表发育裂隙。响应形式为玄武岩沿裂隙喷发叠加于先存地表,喷发区域快速抬升。在新生代,燕山地区和大兴安岭快速隆升,在长白山地区呈现布格重力异常等值线垂线方向与新生代玄武岩地貌演化方向一致,说明了软流圈的上涌进一步造成该地区地壳密度的增大。第三类玄武岩形成背景为中等规模的软流圈顶面遭遇裂隙不发育的上覆地壳,首先造成地表部分抬升,进而引发裂隙或隐伏裂隙的发育,当裂隙发育为玄武岩浆打开通道,地表响应形式由抬升转为火山喷发,中国东部山东地区鲁西新近纪玄武岩及鲁西隆起即为代表。第四类玄武岩形成背景为较大规模的软流圈上涌于上覆地壳密度较低处且地表处发育有活动裂隙,此时玄武岩会沿裂隙带喷出,同时软流圈的流动会推动地表裂谷的进一步形成,如中国中部华北北缘张家口集宁玄武岩及相关地貌。而当软流圈上涌规模不大,且上覆地表裂隙不发育,造成地表部分抬升引发裂隙或隐伏裂隙的发育,当裂隙发育为玄武岩浆打开通道,则的地表响应形式由抬升转为火山喷发,中国南部的雷琼玄武岩即为代表。总之,中国中-东部新生代玄武岩喷发位置与布格重力异常的关系,说明了地表抬升和玄武岩喷发是软流圈上涌的两种响应方式,而玄武岩浆的喷发及喷发的位置取决于抬升引发或先存裂隙的位置。
【图文】：

分布图,新生代玄武岩,分布图

基于上述原因，我们希望能够找到一种简单易行的手段来快速、准确地获得中国中-东部地区火山岩分布的可视化图像(图1-1)，并为其附加地理坐标，同时获取相对精准的分布面积数据。而本项工作中应用的图像处理软件，，很好地解决了上述问题，为我们理解中国中-东部地区新生代玄武岩的地质成因机制提供了基础，也为我们了解与玄武岩风化有关的碳汇、C02地质封存等提供了地质依据。与此同时，随着互联网技术的发展、全球高程数据模型的空间分析手段及图像处理技术的应用，可以实现对高程及起伏度等地貌因子的提取，并实现中国中-东部新生代玄武岩喷发区地貌类型的精细厘定，而这方面的工作几乎为空白。我们传统的地貌形态学与地质学的结合往往通过野外考察来完成

示意图,墨卡托投影,地质图,示意图

和地貌图各一张。由于地质图B为赤平投影图，与地质图A和地貌图采用的墨卡托投影存在差异(图2-1)，因此我们需要通过Photoshop软件将地质图B进行分割，并将每一个分割的小单元进行软件变形，使其与地质图A和地貌图的经讳度相对应。为了控制误差，本文中地质图B的经讳度分割跨度为r。最后，根据经讳度将上述地质图A、地质图B和地貌图进行拼合，同时选取地质图中新生代火山岩的图例颜色，删除其它无关颜色，最终形成可用于面积统计的完整复合图形(E99。?E137。，N15。~N55。)。此外
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P588.145;P931

【参考文献】