《Journal of South American Earth Sciences》：Reconstructing Volcanic Architecture through Eruptive Style and Spatial Analysis: Cretaceous Rift Volcanism in the Alemanía Subbasin, Salta, Argentina
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火山岩相与沉积岩相交互关系及喷发类型控制因素研究。阿根廷萨尔塔次盆地Alemania次盆地的Las Conchas玄武岩（78-77 Ma）发育多种火山岩相，包括火山颈、火山颈间充填及层状火山颈，与红层沉积岩相形成互层。火山活动呈现水成-爆发式-流动式喷发序列，环境水文条件与岩浆-水相互作用主导喷发模式转变，为 rift相关盆地古火山-沉积系统重建提供新证据。
M.F. Quiroga | M. Arnosio | E. Bustos | N. Salado Paz | R. Becchio | A. Villagrán | O. Arenas
阿根廷萨尔塔国立大学自然科学学院，玻利维亚大道5150号，A4400FVY，萨尔塔首都
摘要
由于暴露不完全、变形、变质作用和热液蚀变，重建古代火山-沉积序列的相结构往往具有挑战性。阿莱曼尼亚次盆地（位于阿根廷萨尔塔）保存了非常完好的沉积和火山序列，这些序列由于构造活动而以次火山岩和火山岩单元的形式暴露出来。阿根廷西北部的白垩纪盆地被解释为一个未完成的背弧裂谷，由相互连接的裂谷带组成，这些裂谷带在一个三联点处汇聚，形成了一个中央地垒（萨尔塔-胡胡伊地垒）。阿莱曼尼亚次盆地包含萨尔塔组的厚层沉积-火山序列，包括皮尔瓜（Pirgua）、巴尔布埃纳（Balbuena）和圣巴巴拉（Santa Bárbara）三个亚组。皮尔瓜亚组由同裂谷期沉积的大陆红层组成，而火山活动主要记录在序列的上部——拉斯康查斯玄武岩（Las Conchas Basalt，78–77百万年前）中。本研究重点关注拉斯康查斯峡谷的露头，那里连贯的火山相（熔岩流、枕状熔岩、岩脉）和火山碎屑相（岩管角砾岩、火山碎屑流沉积物、火山碎屑填充物以及泥石流）与河流红层交替出现。相结构的变化反映了不同的喷发样式，这可能受到环境水文条件和岩浆-水相互作用过程的影响。拉斯康查斯玄武岩记录了水岩浆喷发和溢流喷发两种类型。通过对火山结构的重建，我们识别出了与上层和下层岩管沉积物、岩脉以及熔岩流相对应的相类型，这些相与火山碎屑填充物和泥石流有关。次火山岩单元可能形成于蜿蜒的河流古环境中，而熔岩流则在半干旱条件下穿过沙质辫状河流系统。湖泊相岩石中的枕状熔岩表明当地存在足够的水体，使得岩浆-水相互作用可以非爆炸性地进行。研究结果表明，古环境和水文条件强烈影响了单成因火山场的相发育，并为重建裂谷相关盆地中的古代火山-沉积系统提供了见解。
引言
单成因水岩浆火山作用通常被认为是一种短暂的事件，在短时间内重复发生多次水岩浆爆炸，这是由于熔融岩与冷却剂的爆炸性相互作用（MFCI：Wohletz和Heiken，1992；Morrissey等人，2000）。外部水源（地下水或喀斯特水）被引入系统（Lorenz，1986；Morrissey等人，2000）。这些小型火山，无论是锥形、环状还是玛珥状，常被称为“单成因火山”，但许多研究显示它们实际上具有多次喷发的长期历史（Bradshaw和Smith，1994；Leckie等人，1997；Freda等人，2006；Harvey等人，2009）。玛珥和凝灰岩环是地球上最常见的火山地貌之一，与火山渣锥并列（Kereszturi和Nemeth，2012），因此其喷发过程已经得到了数十年的研究（例如，Lorenz，1986；White，1991；Nemeth，2012）。
玛珥火山形成于多种陆地火山环境中，成分多样（Lorenz，2008）。它们的特点是有火山口，其底部低于喷发前的地表（Ollier，1967；Lorenz，1973；Fisher和Schmincke，1984）。大多数玛珥周围环绕着相对较薄的火山碎屑环，延伸约一公里，尽管有时也会出现异常厚的火山碎屑堆积（例如，White和Ross，2011）。凝灰岩环也有类似宽而薄的火山碎屑沉积物；然而，与玛珥不同的是，它们的火山口不会侵蚀到原始地表以下（Lorenz等人，1970；Head等人，1981；Wohletz和Sheridan，1983）。
玛珥-岩管火山既出现在干旱地区（例如，美国加利福尼亚州的乌贝赫贝火山口，Valentine等人，2022），也出现在湿润环境中（例如，新西兰的奥克兰火山场，Agustín-Flores等人，2014）。在某些火山场中，玛珥记录了环境条件的变化，包括气候驱动的变化，其中岩浆活动和水岩浆活动之间的转换在单成因火山记录中得以保存（例如，沙特阿拉伯的Hutaymah火山场，Moufti等人，2015）。这些系统的碎裂方式受环境因素和岩浆流量的控制；较高的岩浆流量有利于岩浆碎裂，而较低的流量则增强水岩浆过程（Valentine和White，2012；Valentine等人，2017；Latutrie和Ross，2020）。在最后阶段，喷发可能转变为溢流式喷发，产生广泛的熔岩流，覆盖地形并与河流系统相互作用（例如，Jeon和Sohn，2022），或者填充玛珥-岩管结构的火山口湖泊（例如，Ross等人，2008；Hencz等人，2024）。
火山作用可以产生大量的火山碎屑沉积物（火山灰、浮石、火山碎屑、岩石碎片），其量可能远远超过河流或风成过程的“正常”沉积输入（D’Elía等人，2018；Manville等人，2009；Major，2023）。在河流-湖泊和裂谷盆地中，从“正常”的碎屑沉积向以火山碎屑为主的沉积转变显著改变了三角洲、冲积扇和洪泛平原的粒度、成分和沉积结构（Di Capua和Scasso，2020；D’Elía等人，2018；Chen等人，2021；Zhou等人，2020）。熔岩流和火山碎屑沉积物可以填充地形低洼处，形成火山地形，并通过改道河流破坏排水系统，形成熔岩坝湖泊，分割三角洲和河流系统（Rios等人，2023；D’Elía等人，2018；Chen等人，2021）。熔岩与未固结沉积物的相互作用会产生混合沉积物和复杂结构，这取决于先前沉积物的含水量（Kataoka等人，2009；Jeon和Sohn，2022；Rios等人，2023）。
阿根廷西北部的白垩纪盆地被解释为一个未完成的背弧裂谷（Galliski和Viramonte，1988），由多个次盆地组成，这些次盆地在一个三联点处汇聚，形成了一个中央地垒（萨尔塔-胡胡伊地垒）（图1）。这一裂谷与南大西洋的开放和地幔的粘性拖曳有关，导致了背弧拉伸。它也被解释为纳斯卡板块俯冲到南美板块下部的结果（例如，Galliski和Viramonte，1988；Viramonte等人，1999）。
在萨尔塔-胡胡伊地垒南部，阿莱曼尼亚次盆地充满了被称为萨尔塔组的厚层沉积-火山序列（例如，Salfity和Marquillas，1981；Salfity和Marquillas，1994）。该地层序列（图2）包括三个亚组：皮尔瓜亚组（La Yesera、Las Curtiembres和Los Blanquitos地层）、巴尔布埃纳亚组（Lecho、Yacoraite和Olmedo地层）以及圣巴巴拉亚组（Mealla、Maíz Gordo和Lumbrera地层）（例如，Moreno，1970；Reyes和Salfity，1972；Salfity和Marquillas，1981；Salfity，1982；Gomez Omil等人，1989）。这些地层记录了该地区的裂谷过程演化（例如，Marquillas等人，2005）。
皮尔瓜亚组（图2）包含典型的大陆红层沉积物，代表了同裂谷期盆地最大程度的沉降（例如，Marquillas等人，2005）。与该亚组相关的火山活动主要是拉斯康查斯玄武岩（Las Conchas Basalt，78-77百万年前），发生在Las Curtiembres地层的上部（例如，Reyes等人，1976；Valencio等人，1976）。在阿莱曼尼亚次盆地（图1和3），拉斯康查斯玄武岩的火山物质总量约为300立方公里（Galliski和Viramonte，1988），主要由玄武岩和穆盖拉岩组成，表现为熔岩流、岩脉和火山碎屑沉积物，表明存在频繁的水岩浆相互作用（例如，Frenguelli，1936；Galliski和Viramonte，1988；Risso等人，1993；Viramonte等人，1999；Sabino，2002；Damiani，2006；Quiroga等人，2017；Arenas，2023）。
在皮尔瓜亚组中，以往的研究主要集中在拉斯康查斯玄武岩的地球化学和同位素研究（例如，Viramonte等人，1999；Lucassen等人，1999；Morfulis Geipel，2021；Sola等人，2025），以及沉积填充物的古生物学和碎屑沉积学（Sabino，2002；Marquillas等人，2005；Damiani，2006）。然而，很少有研究专门探讨火山活动的喷发样式（Risso等人，1993；Quiroga等人，2017；Arenas，2023）。
本研究聚焦于拉斯康查斯峡谷（阿莱曼尼亚次盆地）的露头（图3）。选择该区域是因为这里沉积和火山序列保存得异常完好，由于构造活动，它们在不同构造层位暴露出来，但都位于相同的地形高度。我们的研究解释了火山相和火山碎屑相的起源，并描述了它们的喷发样式。此外，我们还首次详细绘制了相的空间分布图，以重建拉斯康查斯峡谷的火山结构。
地质背景
萨尔塔裂谷形成于白垩纪时期的阿根廷西北部，距离岩浆弧约300公里（Galliski和Viramonte，1988）。与裂谷作用相关的亚碱性岩浆作用始于晚侏罗世，并在新近纪（早白垩世）演变为碱性成分（Halpern和Latorre，1973；Turner和Mendez，1979；Galliski和Viramonte，1988；Viramonte等人，1999；Cristiani等人，1999）。
正常断层和晚期热作用
方法
在阿莱曼尼亚次盆地，选择拉斯康查斯峡谷作为研究区域，因为该区域具有多样的喷发样式、相对简单的地质结构以及极佳的露头暴露条件。基于现有的测绘资料（Seggiaro和Aguilera，2006；Muratore Rivero，2019）、高分辨率卫星图像（空间分辨率<5米，Google Earth Pro）和处理过的ASTER图像（空间分辨率15和30米；数据可从USGS EarthExplorer免费获取：
//earthexplorer.usgs.gov/ 拉斯康查斯峡谷的主要相
通过详细的野外工作，我们描述了沉积单元（Las Curtiembres地层）和被归类为“拉斯康查斯玄武岩”的火山单元。这些单元被分为沉积单元和火山单元（表1）。
相组合
在所有研究区域，主导的沉积相是红色砂岩和粉砂岩相（RSS）。这些沉积相被归类为Las Curtiembres地层，记录了河流系统（例如，Damiani，2006）。火山单元则夹层或侵入砂岩和粉砂岩堆中。
不协调的连贯块状相（DCT）被解释为侵入红色砂岩和粉砂岩相（RSS，Las Curtiembres）的火山岩脉
火山产物的空间分布
在拉斯康查斯峡谷中，许多火山和火山碎屑相夹层或侵入沉积相中。“拉斯康查斯玄武岩”出现在Las Curtiembres地层的上部（例如，Marquillas等人，2005）。Valencio等人（1976）将其年代确定为78-77百万年前，代表了萨尔塔裂谷同裂谷期的最大沉降（例如，Viramonte等人，1999）。
在拉斯康查斯峡谷的所有区域（图3），尤其是在
结论
在阿莱曼尼亚次盆地，拉斯康查斯玄武岩记录了水岩浆喷发和溢流式喷发两种类型。本研究将拉斯康查斯火山作用解释为典型的单成因玄武岩火山场。通过对火山结构的重建，我们识别出了与上层和下层岩管沉积物、岩脉以及熔岩流相对应的相类型，这些相与火山碎屑填充物和泥石流有关。
CRediT作者贡献声明
Mirta Fátima Quiroga： 撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写，可视化，资源管理，方法论研究，项目协调，资金申请，概念构思。Marcelo Arnosio： 撰写 – 审稿与编辑，监督，概念构思。Emilce Bustos： 撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写，可视化，研究工作。Natalia Salado Paz： 撰写 – 审稿与编辑。Raul Becchio： 撰写 – 审稿与编辑，研究工作。
未引用参考文献
Agustín-Flores等人，2014；Aranda-Gómez和Luhr，1996；Arenas Saravia，2023；Báez，1981；D’Elia等人，2018；Gómez Omil等人，1989；Kereszturi和Németh，2012；Kone?ny等人，1999；Lorenz，1970；Moufti等人，2015；Németh等人，2007；Németh，2012；Turner和Méndez，1979；Turner等人，1979；Valentine等人，2022。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究是Mirta Fátima Quiroga进行的CONICET 博士后研究的一部分。资金由以下国家项目提供：CIUNSa （项目负责人：Walter Baez），PICT 2019-01648（项目负责人：Mirta Fátima Quiroga）和CIUNSA 2997/0（项目负责人：Mirta Fátima Quiroga）。我们感谢Victor Liendro先生准备了薄片样本。同时，我们也感谢Karoly Nemeth教授、匿名审稿人和客座编辑Guido Gordano博士。他们的评论和建议极大地改进了最终成果。
