新生代青藏高原开始形成，其内部及周边发生了一系列的不同地质效应。在青藏高原北部发育一系列以逆冲推覆构造为代表的大规模陆内俯冲，大陆岩石圈加厚。同时有大量板内陆相火山岩，通过对这些火山岩的研究，可以进一步揭示青藏高原隆升机制、深部地壳结构等信息。
（一）火山岩的基本特征
新生代火山岩分布在调查区中部与西部的鲸鱼湖周围，出露面积总共约为950 km2。其中调查区西南部的雄鹰台一带约有170 km2，四脚湖一带650 km2；调查区中部的马蹄岭、老虎口一带2 km2；调查区东部的月牙湖一带130 km2。
火山岩的分布与构造单元，尤其是与区域深大断裂的位置关系密切。火山岩分布范围内有鲸鱼湖-木孜塔格断裂等区域深大断裂通过（图3-27），在不同部位火山岩的岩性、喷发旋回等均差异较大，通过区域地质调查工作，我们初步认为应可以划分出3个火山岩岩区，其一是分布在调查区西南面的雄鹰台、四脚湖一带，称为雄鹰台岩区，特点是火山岩分布面积大 （约占86.2％），厚度大，一般在200 ～300 m厚，火山喷发方式为裂隙式喷溢喷发；其二是分布在调查区东部月牙湖一带的火山岩，称为月牙湖岩区，分布面积约为13.6％，火山岩厚度为50～100 m，喷发方式也为裂隙式喷溢喷发；其三是分布在调查区中部的老虎口、马蹄岭一带，称为马蹄岭岩区，分布面积仅占0.2％，火山喷发方式为中心式喷溢、爆发方式喷发。新生代火山岩的基本特征分述如下：
1. 雄鹰台火山岩岩区
（1）地形地貌
该火山岩岩区在地形地貌及航卫片影像上特征明显。卫片上显示为深灰黑色斑状影像，与下伏地层的浅灰色条带状影像界线明显。火山岩一般水平层状产出，地形上形成平台高地，熔岩台地面海拔一般在5000 m。熔岩台地由于喷发韵律的不同形成熔岩阶地，在雄鹰台一带可见形成三级熔岩阶地，显示有3个较大的喷发韵律，每一韵律有一次或数次喷发。以每一熔岩阶地中不同的火山岩岩性、颜色等区分。
（2）岩性及结构构造
在雄鹰台一带测制的ⅩⅩⅨ号剖面非常具有代表性 （图3-28），火山岩厚240.45 m，共分3层，分别代表火山岩的3个韵律的3次喷发。火山岩岩性均为气孔状玄武安山岩，仅岩石颜色、结构、构造等存在较大差异。
第一韵律为玄武安山岩，颜色为深绿灰色、灰褐色，岩石较致密，柱状节理较发育，两组互相垂直的直立节理面，将火山岩裂解成1 m见方的柱状体。气孔含量在10％～20％之间，大小在1～2 cm之间，多数气孔被水晶充填，水晶颜色为烟灰色、无色透明两种。
图3-27 鲸鱼湖地区新生代火山岩分布与断裂构造关系图
第二韵律火山岩颜色为浅紫色，岩石疏松成土状，气孔含量在20％～30％，大小一般在2～5cm，个别大者可达10cm，气孔一般被水晶充填，水晶颜色为烟灰色与无色透明两种。
第三韵律火山岩呈深紫黑色，岩石较致密，层状，不发育节理，气孔含量一般在10％～20％，大小一般在1～2cm，气孔一般无水晶充填。
（3）火山岩镜下特征
灰褐色气孔状玄武安山岩：岩石具斑状结构，由斑晶、基质两部分组成。斑晶5％，由斜长石、暗色矿物组成，斜长石为主，呈自形板状 （N′p∧ （010）＝24°，An ＝47），粒度大小0.04 mm×0.12 mm～0.4 mm×1.6 mm，暗色矿物由角闪石、辉石组成，角闪石多已被绿泥石交代；基质占95％，玻晶交织结构，微板条状斜长石定向分布在玻璃质中；基质中分布5％杏仁及气孔。
图3-28 雄鹰台火山岩剖面图
浅紫灰色气孔状玄武安山岩：岩石具斑状结构，由斑晶、基质两部分组成，斑晶25％，由斜长石、紫苏辉石组成，斜长石斑晶15％左右，呈自形板条状，具聚片双晶，为中长石，有的具环带构造，粒度大小 （0.2～0.47）mm×1.2 mm，辉石斑晶占10％左右，呈自形短柱状、粒状，一般具薄的暗化边，微量的有较强的暗化，有的辉石与斜长石呈聚斑状分布；基质75％，由近等轴状斜长石微粒杂乱分布；基质中有气孔、杏仁分布，较规则，杏仁由萤石组成；副矿物微量为磷灰石。
灰黑色（紫黑色）气孔状玄武安山岩：具斑状结构，由斑晶、基质两部分组成，斑晶15％，由斜长石、单斜辉石组成，斜长石斑晶10％，呈自形板状，具聚片双晶，有的具环带构造，边部有熔蚀现象，粒度大小 （0.16 ～0.63）mm×2.2 mm，辉石斑晶5％，呈自形粒状、短柱状，具暗化边，粒度大小0.16 ～0.88 mm；基质85％，由微板条状斜长石为主组成，占70％，呈定向排列分布，有高岭土化，在斜长石之间分布蚀变暗色矿物；褐铁矿化，磁铁矿微粒占15％；基质中分布有气孔、杏仁，气孔多于杏仁，杏仁由萤石组成。
镜下薄片显示第四纪火山岩中普遍含有辉石，斜长石为中长石，不含石英，而辉石具有暗化边，基质斜长石定向排列，这说明岩石在流动中快速固结，使斜长石定向排列，辉石发生淬火现象。
（4）喷发韵律与期次
雄鹰台岩区的新生代火山岩均为溢流相产物，未见爆发相的火山岩与火山口，喷发方式为裂隙式喷溢。从区域地质调查所掌握的情况看，雄鹰台岩区的新生代火山岩喷发有3个韵律，每一韵律一般有一次喷发，共有3次喷发，形成厚约240 m的火山岩。而在四脚湖一带也显示有3个韵律的喷发，按不同岩性特征确定的喷发次数达到9次，形成的火山岩厚度也达到316.72 m。其中第一韵律有2次喷发，第二韵律有6次喷发，第三韵律有1次喷发，按喷发韵律的不同我们将这一带的新近纪火山岩共分为3段。每次喷发，每个韵律火山喷发的规模不同，造成火山岩的分布范围有所差异，离火山岩浆喷出地近的区域火山喷发期次齐全，厚度大，远离喷出地的区域火山岩厚度小，喷发期次不齐全，在雄鹰台新近纪火山岩岩区内，在四脚湖西北至雄鹰台一带火山岩厚度大（图3-29），喷发期次齐全，厚度一般在200 ～400 m，3个韵律喷发均较齐全，喷发次数多者达9次，而四脚湖东南至荷花湖一带火山岩厚一般在200 m以下，有的地方厚仅数米至数十米。该岩区分布的最南端见火山岩仅厚数米，只有一个韵律一次喷发而已。由此可见，火山岩浆喷发地点应在火山岩区分布的北部雄鹰台一带和中部，怀岛湖—长清湖一带，岩浆喷出后向南流动。气孔杏仁等排列的流动构造显示流动方向在170°～210°之间变化。
图3-29 四脚湖ⅩⅩⅩⅥ号火山岩剖面
2. 月牙湖新近火山岩岩区
（1）地形、地貌
该岩区位于鲸鱼湖的东部地区，分布面积约130 km2，航卫片影像为深灰色斑状。火山岩呈水平层状产出，地形上为一台地地貌，海拔高程约为4900 m，在台地周边常有陡崖地形。
（2）岩性及结构、构造
火山岩呈水平状，有多层，在岩性上差异不大，一般为安山岩、玄武安山岩，但岩石的颜色、结构、构造等特征差异较大 （图3-30）。该岩区测制的ⅩⅪ号剖面上共可分成6层，显示该岩区火山岩有6次喷发，形成一个韵律，火山岩层厚均不大，每层一般数米，总厚度23.65 m，均含有气孔，气孔含量在10％～30％之间不等，大小一般在1～2 cm，杏仁状，定向排列，局部气孔被水晶充填，水晶为烟灰色或无色透明。
（3）镜下特征
紫灰色气孔状富玻安山岩：由斑晶、基质组成。斑晶2％，斜长石微量，半自形细板状，大小一般0.3 mm×0.06 mm，发育钠长石聚片双晶，成分为基性斜长石，辉石约2％，自形—半自形柱状，柱粒状，大小一般0.4 mm左右，成分为紫苏辉石，少量普通辉石；基质98％具交织结构，主要由斜长石 （＞53％）组成，半定向一定向密集分布，其间隙分布玻璃质 （25％）、少量角闪石（15％）、辉石 （≤5％；副矿物有磁铁矿、钛铁矿、磷灰石，另有15％～20％的气孔分布。
灰紫色气孔状富玻玄武安山岩，岩石由斑晶、基质组成。其中斑晶2％，由普通辉石、紫苏辉石 （约2％），微量斜长石组成，斜长石成分为拉长石；基质98％，间隐结构，主要由斜长石组成 （50％），成分为拉中长石，角闪石约占10％，其间分布玻璃质 （28％～33％），萤石含5％ ～10％；微量副矿物成分为磁铁矿、钛铁矿、磷灰石；约有5％的气孔分布。
（4）喷发韵律与期次
从区域地质调查所掌握的情况看，月牙湖新近纪火山岩岩区的火山岩均为溢流相产物，未见爆发相的火山岩与火山口，其喷发方式应为裂隙式喷溢。火山岩厚度不大一般仅数十米，岩区的北侧较厚，可达近百米，向南减薄，ⅩⅪ号剖面火山岩共测得23.65m。因此火山岩岩浆应该沿北部的木孜塔格-鲸鱼湖深大断裂喷溢出来，向南流动形成的火山岩。火山岩呈水平层状，层间无明显间断面，应为一个喷发韵律形成的产物。ⅩⅪ号剖面中可见有6次喷发作用，其中第一次喷发底部有少量火山角砾，顶部出现渣状熔岩，其他喷发次仅岩石的结构、构造颜色等方面有一些差异，而火山岩岩石化学成分上差异不大，反应是同一岩浆房中的岩浆喷溢形成。
图3-30 月牙湖火山岩岩区ⅩⅪ号火山岩剖面
3. 马蹄岭新近纪火山岩岩区
（1）地形地貌
该岩区位于调查区中部鲸鱼湖北10 km处，发育第四纪冲洪积扇，岩区火山岩位于冲洪积扇之上，形成两个火山锥地形，呈环状或马蹄状。两者相距约3 km，木孜塔格-鲸鱼湖深大断裂就从附近通过。马蹄岭火山锥保存较完整，呈环形马蹄状，分布面积小于0.5 km2，火山锥相对高差约80 m，火山锥四周坡度角为20°～30°，中心为塌陷火山口。老虎口火山锥保存极不完整，仅残留有火山锥痕迹，呈椭圆环状，分布面积约为1.5 km2，相对高差仅20 m左右，风化剥蚀呈残丘地貌，火山口中心多为第四纪风成砂掩埋覆盖。
（2）火山岩相与岩性构造
马蹄岭火山锥与老虎口残留火山锥均为中心式喷发方式形成，其中在马蹄岭火山锥处多见火山爆发相集块岩、火山角砾岩、火山弹等，少量溢流相形成绳状、渣状熔岩；老虎口火山锥由于风化剥蚀作用，多保留有溢流相火山熔岩，少见爆发相的集块岩、火山角砾岩等。
火山岩一般为碱性玄武岩、白榴碱玄岩等。火山爆发多形成集块岩、角砾岩、火山弹等，角砾、火山弹大小多在2～10cm不等。熔岩流动形成绳状熔岩及浮于熔岩流表面的多气孔的渣状熔岩，在火山口附近常见。远离火山口一般仅见不规则层状火山熔岩。熔岩层向火山口外倾，倾角一般在几度到十几度不等。火山岩中气孔构造普遍发育，一般含量在20％～30％，渣状熔岩的气孔含量可达80％。气孔大小一般在0.5 ～2cm，形成气孔空洞，形态千奇百怪。另外火山岩中见少量包体，岩性为花岗片麻岩，大小一般在10～20cm不等，呈不规则状，花岗片麻岩包体质地疏松，略显片麻理，这些包体可能来自中上地壳。
（3）镜下特征
熔渣状白榴碱玄岩：微斑状—微粒状结构，熔渣状气孔构造，岩石气孔发育达80％。岩石由普通辉石、透辉石、白榴石、金属矿物组成。斑晶由辉石2％，微量白榴石组成，辉石自形柱状，粒度大小0.047～0.24 mm，白榴石呈熔蚀浑圆状，其中分布有包体，包体在白榴石中呈平行晶体轮廓的环带状分布，最大粒径0.1 mm；基质也由辉石与白榴石组成，仅含量与粒度有差异，呈微粒状，辉石78％，白榴石20％ （彩色图版3-4，3-5，3-6）。
气孔状白榴石碱玄岩：斑状结构，气孔状构造，由斑晶与基质组成。斑晶13％，其中橄榄石占10％，自形短柱状，辉石3％，自形—半自形柱状，大小与橄榄石相近，在0.5 mm左右；基质87％，具雏晶结构，由辉石 （65％到70％以上）、白榴石（15％～20％）组成；另有微量磁铁矿及黑云母；气孔含量在15％～20％，局部分布一个微粒状中粒长石，少量碱性长石、角闪石等集合体组成的包体，大小约1 mm。
花岗片麻岩（包体）：多斑结构，片麻理构造，岩石由斑晶基质组成，斑晶多，基质少。斑晶85％，由斜长石 （84％）、石英 （1％）及个别黑云母组成，斑晶粒径2.0 mm左右；基质15％，由玻璃质及少量辉石组成；少量磷灰石副矿物，呈浑圆柱状。
（4）喷发期次
马蹄岭岩区的新生代火山岩显然为两次喷发形成，喷发方式为中心式喷发，分别形成爆发相与溢流相火山岩产物。从火山锥的保留情况看，老虎口火山口喷发在前，马蹄岭火山口喷发在后。两个火山口相距不远，又同处于木孜塔格-鲸鱼湖断裂附近，而火山岩岩性相似，这些均说明这两个火山口的火山喷发均应与深大断裂有关，可能为一个岩浆房中的岩浆喷发。
（二）火山岩的岩石化学特征
鲸鱼湖地区的新生代火山岩岩石化学样品分析成果如表3-24所示。从表中可看出雄鹰台岩区与月牙湖岩区的火山岩在岩石化学成分上相似而与马蹄岭岩区火山岩差别较大。
表3-24 鲸鱼湖地区新生代火山岩岩石化学分析成果表
续表
注：氧化物含量单位为％。
1. 火山岩岩石化学分类命名
鲸鱼湖地区新生代火山岩岩石化学分析成果在TAS图 （图3-31），（1989国际地科联推荐）投点可见：雄鹰台岩区与月牙湖岩区的火山岩绝大多数样品投在了粗面安山岩区，仅一个样品投在玄武质粗面安山岩；而马蹄岭岩区的火山岩绝大多数样品投在了响岩质碱玄岩区，仅一个样品在碱玄岩区。两者分属中性与基性火山岩。
利用硅碱图与A-F-M图，判断火山岩系列类型得到相同结果，如图3-32所示，雄鹰台与月牙湖岩区火山岩为钙碱性火山岩，而马蹄岭岩区火山岩为碱性火山岩。
2.火山岩的系列、类型确定
里特曼碱度组合指数 （σ）显示，雄鹰台岩区与月牙湖岩区火山岩相似而与马蹄岭岩区火山岩差异较大，前两者σ值分别为2.83～4.67与2.29～3.21，后者为15.58～28.64，因而前两者应属钙碱性系列，而马蹄岭岩区火山岩属碱性系列，且属强碱性。K2O含量与Na2O含量显示雄鹰台与月牙湖火山岩K2O ＞Na2O属钾质类型，而马蹄岭岩区火山岩Na2O＞K2O，在按σ值划分的岩系类型表中 （A. Rittmam，1962）为钠质强碱性火山岩系 （大西洋型）；根据较新的钾质、钠质划分标准（Le Bas，1986），所有新生代火山岩均应为钾质类型。
图3-31 鲸鱼湖地区新生代火山岩分类命名TAS图
图3-32 鲸鱼湖地区新生代火山岩硅碱图与A-F-M图
3.CIPW标准矿物计算
将3个岩区的CIPW标准矿物计算表列表如下 （表3-25）。
表3-25 鱼湖地区新生代火山岩CIPW标准矿物表 单位：％
从表中可以看出马蹄岭岩区火山岩中不含Q（石英），含有Ne（霞石）、Fa（铁橄榄石）与Fo（镁橄榄石），这与在薄片下见岩石中含橄榄石、白榴石，与岩石化学成分为基性相吻合。其分异指数DI＝Or＋Ab＋Ne在46.08 ～49.42之间变化，而雄鹰台岩带与月牙湖岩带火山岩不含有霞石、橄榄石，石英（Q）含量在2.25～13.17之间变化，其分异指数DI＝Q＋Or＋Ab。在52.61～65.38之间，显示其分异程度较马蹄岭火山岩高。
（三）火山岩稀土元素特征
鲸鱼湖地区新生代火山岩样品稀土元素分析成果如下表 （表3-26），其稀土配分型式如下图（图3-33）。
鲸鱼湖新生代火山岩的3个岩区的稀土元素特征相似，它们有如下共同特点。
1）稀土总量较高，一般在307.49×10-6～717.45×10-6。
2）轻稀土富集，分馏明显，配分曲线为右倾型，轻重稀土比值为 （∑LREE/∑HREE）15.63～40.43。
3）轻微负Eu异常，δEu值一般在0.42～0.93。
表3-26 鲸鱼湖地区新生代火山岩稀土元素成分及数字特征表
注: 稀土元素含量单位为10-6。
表3-27 鲸鱼湖地区新生代火山岩样品微量元素成分表
注: K的含量单位为%, 其余元素含量单位为10-6。
图3-33 鲸鱼湖地区新生代火山岩稀土元素球粒陨石标准化配分型式
4）负Ce异常较明显，δCe值一般在0.68～0.87。
5）虽然鲸鱼湖火山岩3个岩区间岩石化学差异较大，但其稀土元素特征相似，从这方面考虑应为同一岩浆来源不同分异阶段的产物。
（四）火山岩微量元素特征
鲸鱼湖地区新生代火山岩样品微量元素成分如表3-27所示，其微量元素蛛网图如图3-34所示。
从图、表中可见鲸鱼湖地区的新生代火山岩微量元素特征相似。它们均具有以下特征：
1）大离子亲石元素如Ba，Rb，K，Sr等相对富集。
2）非活动性元素如Nb，Zr，Hf，P等相对亏损。
以上两点反映微量元素是否易溶于流体相且被流体携带运移。新生代火山岩的以上特征说明，火山岩浆未经流体大规模作用，而是在岩浆熔融后快速上侵喷出形成，因而它应有良好的上侵通道。
3）相容元素Sc，Cr，Ni，Co等相较地幔岩比较，其含量远远低于地幔岩。
4）不相容元素La，Ce，Rb，Th，U，K等则远远高于地幔岩。
5）具有较大的负Ti异常。
鲸鱼湖地区新生代火山岩与地幔岩有如此巨大的差异，间接说明火山岩岩浆不可能直接来源于地幔或从地幔岩浆中分离结晶产生，其岩浆来源应是地壳物质通过部分熔融产生。
（五）火山岩的形成时代与形成环境
从鲸鱼湖地区火山岩的产状、地形、地貌等特征上看，该地火山岩形成较新，火山岩大多数保留原来的熔岩台地、火山锥等地貌特征。我们在四脚湖、雄鹰台等地的粗面安山岩中取样，中国地质调查局同位素地球化学开放研究实验室用K-Ar法测试，结果年龄值分别为13.5 Ma，7.46Ma，13.6 Ma，17.9 Ma。
图3-34 鲸鱼湖地区新生代火山岩微量元素蛛网图
图3-35 lgτ-lg （σ25×100）图\（底图据H.K.Loffler，1979）
雄鹰台一带的火山岩研究者较多。邓万明 （1991）在雄鹰台火山岩的下伏地层烘烤层中取样，用热释光法获得1.08 Ma的分析成果；吴才来等 （2000）在雄鹰台火山岩、月牙湖火山岩中用全岩及云母的K-Ar法得到的年龄分析结果为：雄鹰台火山岩的年龄值为11.05 Ma、12.22 Ma、12.83 Ma，月牙湖火山岩的年龄值为13.77 Ma、15.47 Ma。
值得一提的是，很多学者引用新疆区调队1：100万区调 （1982）中在鲸鱼湖北的火山岩用K-Ar法测年的结果时，不约而同地认为是0.69 Ma，而据我们查阅该区调的原始资料这一结果为69 Ma，显然0.69 Ma的引用是错误的，但69 Ma的年龄值也明显偏老。
综上所述，鲸鱼湖地区新生代火山岩形成时代为中新世中期，但也不排除有更新世的可能。
采用图3-35的方法，以常量元素的分析结果对火山岩的喷发构造环境进行了初步鉴别。其中τ＝ （Al2O3-Na2O）/TiO2，σ＝ （Na2O＋K2O）2/（SiO2-43）。投影结果表明样品点集中分布在C区，但靠近B区。我们认为这些火山岩应属于板内造山后演化的火山岩类型，由于在火山岩形成的过程中是由陆内俯冲消减引起地壳物质与地幔物质在“壳-幔过渡带” 发生混合熔融形成火山岩岩浆。它的形成是青藏高原隆升过程中岩石圈变形与演化的结果。