多伦环

多伦环位于内蒙古锡林郭勒盟多伦县境内，有一个滦河、闪电河形成的“环形水系”：内环直径为70公里；外环直径达150公里。这个奇特的地形地貌，现已经科学家证明是“天外来客”—陨石的杰作。

1986年，国家地质部地质学家吴恩本等根据卫星照片提供的线索，曾到多伦境地进行了实地考察，最后证实这个“环形水系”原是一个巨大的陨石爆炸坑，成坑时代在侏罗纪与白垩纪之间，距今约1．4亿年。这个石坑是中华大地上已经发现的四个陨石坑中最大的一个，也是世界第二大陨石坑，它的规模仅次于苏联的波皮盖陨石坑。多伦县又曾是火山活动频繁的地带，有“火山博物馆”之称，有形态各异的火山地貌，还留有许多火山口、火山熔岩、火山弹、火山锥、火山岩等。故而对多伦陨石坑的成因还存在缘于中生代古火山活动的说法。

局部有新世玄武岩出露,认为多伦环是早白王世以来深部岩浆作川与区域断裂共同作用的结果。

白志达 顾德林 徐德斌 赵国春 (中国地质大学地球科学与资源学院,北京100083)

多伦环形影像位于内蒙古自治区东南与河北省交界处,环形影像完整,直径约70 km〔对其成因以往主要有阳石冲击和中生代古火山机构两种认识.系统的1.5万区域地质调查表明,环形凹槽主要被第四系沉积物覆盖,局部有」_新世玄武岩出露,其下隐伏有大量白垩纪粗安岩和上新世玄武岩环边发育不同方向的区域断裂环内,外由前寒武纪变质岩系,中新元古界,下二叠统和中生代火山一沉积岩系组成,不同时代的地质体完整,层序清楚,中生代火山岩是一系列中心式或裂隙一中心式火山喷发作用的产物.因此,笔者认为多伦环是早白王世以来深部岩浆作川与区域断裂共同作用的结果 。

多伦环; 陨石冲击; 火山作用; 深部岩浆 ;区域断裂

内蒙占自治区东南部与河北省北部交界处,卫星遥感图像上有一环形影像,其中心位于内蒙古多伦县,故简称多伦环.

中心地理坐标为116018',北纬42005',直径约70 km.多伦环形影像完整,清晰,十分醒目.环主要由闪电河,滦河水系围绕而成.环形河道宽一般为4-6 km,最宽者达8 km,总体为凹槽形地貌,仅东南侧凹槽发育较差(图1).环中心由低山组成,环外为山地,环边明显且轮廓分明.关于多伦环的成因,在20世纪80年代中期就引起了国内外地球科学家的关注,吴思本PI最早报道了环形构造内,外冲击变质的证据,提出了陨石冲击成因说,并认为撞击时间大致在侏罗与白奎纪之间,引起了强烈反响.徐正聪+i等在其外围的独石口一带做了较详细的调查工作,也报道了一些陨石撞击的证据,但更多地质工作者则根据环内发育大量火山活动的证据,认为是一个古火山机构,甚至可与日本ASU活火山的形状类比(A.然而,需要指出的是以往研究者大都未对本区区域地质特征进行过系统调查.对多伦环的基本地质组成还缺乏较全面的了解.笔者在本区进行了系统的1:5万区域地质调查,取得了一系列实际资料,本文依据这实际资料对多伦环的成因作一讨论.

1.1地层序列环内,外出露的地质体以往认为主要有中,新生代地层,早二叠世地层仅零星见及,本次1:5万区调系统地建立了岩石地层系统,现由老而新简述如下:前寒武纪中高级变质岩系:环内分布于双敖包一带,属首次发现,环外主要分布在正蓝旗西和青石破一带(图1),包括变质表壳岩和变质深成岩,均遭受了区域角闪岩相变质及韧性变形作用.变质表壳岩属太古宙乌拉山岩群,岩性组合为石榴钾长浅粒岩,黑云变粒岩等,变质深成岩有二长片麻岩和花岗闪长质片麻岩.中新元古界:主要分布在正蓝旗西部一带,下部为成熟度较高的含砾石英岩,变质长石石英砂岩中部为变质砂岩,板岩及大理岩.上部为石英砂岩粉 。

收稿日期:2002-10-30;改回日期:2(03-03-30蓦金项目:国土资源部地质大调查项目(199613000032)资助 。

白志达,男,1956年生,副教授,长期从事火山岩和区域地质的教学与研究工作万方数据2003年e迈种,a 15,1,'汪6团回口圃Ala0图1多伦环地质略图Q-第m系;N,B一上新统玄武岩;K,1一早白9统义县组;1一上侏罗统火山一侵人岩;P一二叠系;Pt-中新元古界;1一地质界线2一角度不整合地质界线人r一太古宇;3一断层;4-航磁及钻孔综合解译断层;5一印支期花岗岩;6一煤矿位*Fig. 1 Geologic sketch rnap of the Duolun ringQ- Quaternary; Nf- Phocene basalt, K,y-Lower Cretaceous Yiaian Formation;l,-Upperlumsic volcanic and intrusive rock,P-Pennian; P-Meso- and Neoprotemzoic; Ar-Archean; 1-Geological boundary; 2-Unconfomvty; 3-Fault; 4-Integratedinterpretation of faults by aeromagnedc and drilling data; 5-Indosinian granite; 6-Location of coal none砂岩,板岩夹灰岩,局部夹条带状斜长绿帘石岩,与下伏前寒纪变质岩系呈断层或角度不整合接触.下二叠统:分布于小河一带,由下而上可分为三面井组和额里图组,三面井组为一套地槽型建造,岩性组合下部为锈黄色砂砾岩,含砾粗砂岩,中上部为深灰色砂岩,粉砂岩夹生物碎屑灰岩,上部为深灰色粉砂质泥岩,凝灰质砂岩等.含丰富的趁,有孔虫,海百合茎等化石.厚度大于550m,构成3个完整的三级旋回层序,角度不整合于前寒武纪变质岩之上.额里图组主要为一套海陆交互相一陆相英安质火山碎屑岩,底部有少量英安岩,中下部夹有沉凝灰岩,泥岩及白云质泥灰岩,含腕足类化石碎片,错石U-Pb一致线年龄为271 Mae,厚约360 m,与下伏三面井组呈角度不整合接触.中生界:环内,外中生界地层广布,堆积厚度巨大,层序完整,包括上侏罗统和下白圣统.上侏罗统,由下而上可分为满克图鄂博组,马尼吐组和白音高老组.满克图鄂博组岩性组合:下部为流纹岩,石英粗面岩夹流纹质火山碎屑岩,中部为流纹质含角砾熔结凝灰岩,上部为薄板状流纹岩,厚1450 m,角.中国地质大学〔北京)多伦县等5幅1.5万区调报告,2000万方数据第30卷第3期白志达等:内蒙占多伦环影像的成因探讨 263-一~度不整合于早下二叠统和前寒武纪变质岩之L.Rb-Sr等时线年龄为(14413)Ma*, U-Pb一致线年龄为146.21 Mao,K-A:年龄为142.0 Ma*.马尼吐组:分布局限,岩性为灰紫色粗面岩,粗面英安岩,与下伏满克图鄂博组呈喷发不整合接触,厚166 m.白音高老组:分布广,堆积厚度大,约1720m.岩性组合下部为石英粗面质熔结凝灰岩,中上部为流纹质熔结凝灰岩,流纹岩,沸石化凝灰岩夹凝灰质砂岩,泥灰岩,含丰富的叶肢介(Nestoria)化石.顶部为流纹质角砾凝灰岩,Ar-A:坪年龄141.4 Ma*.下白奎统,包括义县组和阜新组.义县组:主要呈NNE向分布于环的东部,底部发育底砾岩,下部为凝灰质砂岩夹流纹质凝灰岩;上部为辉石粗面岩,安粗岩等,厚约850 m,微角度不整合于上侏罗统之上.Ar-Ar坪年龄为(13012) Ma*, Rb-S:等时线年龄(119士7) Ma*.阜新组:为隐伏地层,分布于黑城子和多伦等断陷盆地中,为一套含煤地层,岩性组合为灰黑色砂砾岩,砂岩,粉砂岩,页岩夹煤层.厚度大于600 m,平行不整合于义县组之上.新生界:新生界地层主要分布于环形凹槽内及山间洼地中,上新世主要为砖红色粘土,顶部有少量玄武岩(厚2060 m ).第四系在环形凹槽内及多伦河谷中堆积,厚度一般为60120 m,最厚可达180 ma1.2岩浆岩环内,外岩浆岩活动强烈,主要表现为多期次大规模的火山喷发,侵人作用微弱.火山岩:环内火山活动大致可分为4个阶段,即早二叠世,晚侏罗世,早白至世和新生代,不同阶段具有不同的岩石组合.早二叠世为一套钙碱性岩系,岩性为英安质火山碎屑岩,英安岩.晚侏罗世火山岩主体为偏碱性的高钾钙碱性系列,岩石组合为流纹岩,粗面英安岩和粗面岩.早白平世火山岩总体具双峰式特征,早期酸性端员为高钾钙碱性系列流纹岩,晚期粗面岩,安粗岩属钾玄岩系列.新生代为碱性玄武岩.侵人岩:环内侵人岩不甚发育,仅有双敖包和小河两个岩体,前者为中细粒二长花岗岩,出露面积约6 km2,侵人于早二叠世地层中,Pb-Pb等时线年龄为230 Ma*,属印支期岩体.后者由细粒闪长岩,二长闪长岩和二长花岗岩组成,构成一个完整的岩浆演化序列,出露面积约2 km=, K-A;年龄为102.8 Ma*o1.3火山构造火山活动的不同阶段具有不同的火山构造面貌,早二叠世火山岩由于剥蚀较深,火山机构面貌不清.中生代,火山活动总体在NE,NNE向基底断裂构造控制下,形成了一系列不同级别的火山构造单元.环内晚侏罗世4级火山构造由北西向南东依次为正蓝旗火山喷发盆地,双敖包火山构造隆起和多伦火山喷发盆地.其中包含12个火山机构,火山机构类型以破火山为主,面貌清晰,火山要素齐全.可分为两个火山活动旋回,不同旋回的火山机构叠置分布.早白奎世形成NNE向火山洼地,火山机构类型为裂隙一中心式.新生代火山机构由玄武质熔岩盾和渣堆组成,火山地貌形态仍保存完好.1.4区域构造多伦环处于华北克拉通与内蒙海西褶皱带的交接部位,中生代以来属大兴安岭一太行山岩浆岩带的组成部分.克拉通基底以多期褶皱和韧性变形为特征,构造线近东西向.早二叠世地槽型地层角度不整合覆于克拉通

1)多伦环的形成并非陨石冲击的结果,也非一个古火山机构,而是在深部岩浆和区域构造共同作用下形成的环形凹槽和水系;

2)多伦环的形成经历了早白里世,上新世和第四纪等不同的阶段,形成主期在新生代,而非侏罗与白整纪之间.