天池火山三期浮岩气孔形态的复杂性及其动力学成因

爆炸式喷发过程中,火山碎屑物气孔记录了挥发分出溶、膨胀和合并等信息,其大小、形态、数量密度、空间分布等局域特征是推断火山喷发动力条件的重要参考。文章基于天池火山三期喷发(50 000年前大喷发的黄色浮岩、千年大喷发的灰白色浮岩和1668年八卦庙期喷发的黑色浮岩)野外地质工作,以非线性火山喷发动力学为指导,开展了火山通道内气泡生长的流体动力学研究,揭示出岩浆流体黏性力和界面张力的共同作用对于岩浆减压和气泡生长过程的约束。在浮岩气孔结构的定量化分析基础上,进一步研究了天池火山三期喷发的浮岩气孔参数,通过气泡生长流体动力学方程得到了千年大喷发灰白色浮岩毛细管数Ca值为253, 明显高于50 000年前大喷发黄色浮岩(Ca值为94)和八卦庙期喷发黑色浮岩(Ca值为111),表明了千年大喷发曾发生过明显的成分变化,推测可能与幔源基性岩浆注入有关;而50 000年前大喷发黄色浮岩气孔不规则形态参数(1-Ω)值为0.098,大于后两期喷发(分别为0.052和0.064),可能意味着天池火山系统动力学平衡的弛豫周期变小或浮岩气泡生长受动力学、流变学改造过程减弱,这可为进一步研究天池火山活动规律提供参考。三期浮岩毛细管数Ca量级为102,气孔不规则形态参数(1-Ω)量级为10-1,从动力学上首次证实了天池火山属于普林尼型或超普林尼型喷发。     

天池火山三期浮岩气孔结构局域化特征与喷发动力学初探

本文在长白山天池火山野外地质工作基础上,对天池火山黄色浮岩(50000年前大喷发)、灰白色浮岩(千年大喷发)和黑色浮岩(八卦庙期喷发)等三期空降浮岩开展了扫描电子显微镜高精度结构分析以及浮岩气孔结构的局域化定量研究。三期浮岩洛伦茨分析表明:黄色浮岩和黑色浮岩气孔均一化程度基本一致,而灰白色浮岩均一化程度更高,反映了千年大喷发在岩浆演化程度和喷发动力学行为上的特殊性,推测可能与幔源岩浆注入地壳岩浆房的动力过程有关。气孔大小幂律分布以及气孔形态分形特征的复杂性分析表明,50000年前大喷发的浮岩幂指数和分形维数最高,揭示了其自组织临界态程度最高,对外界环境触发最为敏感,而另外两期浮岩幂指数和分形维数呈现出标准的幂律衰减,据此我们推测三期喷发可能均处在天池火山系统逐渐稳态恢复的大周期中。     

论五大连池老黑山和火烧山火山喷发过程和喷发类型

本文概述了黑龙江省五大连池火山群中两座近代火山老黑山、火烧山的基本情况,浮岩碎屑堆积物和熔岩流的分布和特点。在此基础上,论证了老黑山火山不是单成因火山,火烧山可归属为单成因火山;火山喷发活动过程的特点是先裂隙式喷发、后转为中心式喷发;浮岩碎屑喷发是同岩浆喷溢伴随发生的。并同冰岛拉基火山（Laki volcanoes）、美国夏威夷火山及意大利斯通博利火山进行了对比,提出了应把中国黑龙江五大连池老黑山火山喷发类型命名为“五大连池老黑山型”,即一种兼有上述火山的特点,又同它们有明显差别的新的火山喷发类型。这种观点对于评估五大连池火山再次喷发的危险性和预测预报火山灾害,以及丰富对火山喷发类型的认识均有理论和实际意义。     

长白山天池地区全新世以来火山活动及其特征

新生代以来,强烈而频繁的火山活动铸成了长白山火山的主体——白头山火山锥。近几年来,从火山学和火山灾害学角度在该区进行研究和调查所获得的资料发现,长白山天池地区在全新世至少有六期火山活动在地表留下了记录。除白云峰期和八卦庙期喷发出大量碱流岩质浮岩形成的火山碎屑流造成了严重的火山灾害之外,其他四次喷发的规模均较小、影响面不大。老虎洞期活动发生在浮岩喷发之前,主要产物为玄武质火山渣和熔岩;气象站期喷发可能是该火山近期活动的表现,以碱流岩喷溢为主。这些喷发活动证实,该区近代火山活动不仅从未停止过,相反,活动的频度却逐渐加大。     

长白山火山历史上最大火山爆发火山碎屑物层序与分布

长白山火山历史时期规模最大的火山喷发发生在1199~1200年。这次大爆发分为两次普林尼（Plinian）式喷发:第一次（早期）喷发称赤峰期,第二次（晚期）喷发称园池期。赤峰期喷发模式为：普林尼式喷发柱（赤峰空落浮岩层）—火山碎屑流（长白火山碎屑流层）—火山泥流（二道白河火山泥流层）,主要由火山碎屑流诱发火山泥流;园池期火山喷发模式为：普林尼式喷发柱（园池空落浮岩火山灰层）—火山碎屑流（冰场火山碎屑流层）。两次普林尼式喷发空落火山碎屑物总量约120 km³,长白火山碎屑流层总量约8 km³,冰场火山碎屑流层总量约0.5 km³,火山泥流堆积总量约为2 km³。主要论述了这次大爆发的火山喷发碎屑堆积物的层序和分布。     

火山玻璃风化层的透射电镜研究

利用透射电镜(TEM)和X射线能谱(EDX)研究了长白山天池火山1000年和4000年前两次大喷发产生的火山玻璃风化层特征.TEM分析显示,4000年前大喷发浮岩中的火山玻璃风化层平均厚度3.7 mm,1000年前大喷发浮岩中的火山玻璃风化层平均厚度为1.0 mm.EDX分析显示,两次大喷发浮岩中的火山玻璃风化层化学组成与火山玻璃相比富Al、Fe,而si减少.火山玻璃风化层富Al发生在Al的浓度较高的中到弱酸溶液中(pH=5～6),火山玻璃表面形成含有少量的非晶质的Al、Si、Fe物质,这些非品质的次生物质是火山玻璃风化早期阶段形成的.天池火山喷发物中火山玻璃的微观特征的差异可能与火山喷发年代和喷发后的环境有关,研究天池火山不同期次喷发物中火山玻璃的微观特征具有一定的理论和实际应用价值.     

火山气体喷发量的一种计算方法——以汉诺坝浮岩为例

火山气体喷发量的一种计算方法———以汉诺坝浮岩为例夏成朱永峰王海华鲍景新（北京大学地质系,北京１００８７１）关键词浮岩二相分流气体喷发量以火山方式将地幔气体排出是地球内部向地表输出的一条重要途径。火山喷发过程中流体（岩浆及地幔气体）带出大量动能,喷出...     

黑龙江镜泊湖地区蛤蟆塘火山空落堆积物形成机制研究

火山碎屑物的粒度、粒形和分布特征蕴含着其形成机制和喷发的环境信息。基于镜泊湖地区蛤蟆塘火山的一个空落堆积剖面的野外地质和岩相学,以粒度分析和分形理论定量研究了火山碎屑物的粒度分布、粒形几何及其分形特征。蛤蟆塘火山空落碎屑粒度分布均为单峰式,由岩浆爆炸形成的空落浮岩粒度峰值较小,而由射气岩浆喷发形成的含细花岗岩碎屑夹层的碎屑粒度峰值较大。空落浮岩颗粒的类球度、长宽比和凸度都小于含细花岗岩碎屑夹层的数值,表明空落浮岩颗粒相对不规则的特点。利用多段幂律方法拟合了蛤蟆塘火山空落碎屑颗粒分布规律,发现空落浮岩颗粒存在四个幂律分布段（即对应四个分形维数）,这是由于岩浆初始破碎、火山通道内的二次破碎以及风力筛选作用等造成的;含细花岗岩碎屑夹层的碎屑分布有两个幂律分布段（对应两个明显不同的分形维数）,即浮岩和花岗岩碎屑的形成是因不同破碎机制造成的。     

长白山地区新生代火山岩浆作用动力学及环境效应

长白山地区新生代火山喷发可分为七大旋回２１期。其中前５个旋回（１６期）的喷发产物均以玄武质和粗面质熔岩类为主,后２个旋回（５期）主要为粗面质碎屑流及火山灰与碱性流纹质浮岩。在一定深度范围内,岩浆上升速度是稳定的,无挥发分出溶现象;但岩浆上升到地壳浅处时,则发生强烈的挥发分出溶现象,岩浆体积膨大,上升速度加快,并形成具有一定高度的火山喷发柱。按一定时距内火山连续喷发计算其喷发量,结果偏大;本文以火山喷出的固体物质数量为准,根据火山岩中矿物包裹体的激光拉曼光谱测定结果,求出火山喷出的总量,结果是切合实际的。在此基础上讨论了该区新生代火山喷发对环境的影响及其灾害。     

长白山天池火山天文峰期黄色浮岩成因研究

长白山天池火口北侧天文峰之上,一套醒目的黄色浮岩引起广泛的关注,其颜色成因问题更是讨论的热点。本文通过野外地质调查、显微形貌和地球化学分析等方法,探索了黄色浮岩的颜色成因问题,并对此次喷发活动(天文峰期喷发)有了更进一步的认识。黄色浮岩与其下部灰白色浮岩应为同一期喷发所形成,两者成分一致且特征相似。黄色浮岩初始颜色为灰白色,后期受所处环境(降水丰富)与本身气孔特征的影响,浮岩内发生了元素析出和元素沉淀的过程。首先,浮岩内Si与H2O结合形成弱硅酸(H2Si O3),而大气中CO2与H2O结合形成弱碳酸(H2CO3),在弱酸环境下火山玻璃逐渐析出Si、K、Al、Ca和Fe等阳离子,而析出的元素易溶于水的部分被流水带走,难溶于水的Fe与Al富集并粘附在火山玻璃壁上,同时由于Fe可与H2O络合形成黄色的Fe的水合物(Fe2O3·n H2O),而Al与H2O络合形成凝胶状白色水合物(Al2O3·n H2O),两者混合形成了黄色胶状物粘附在火山玻璃壁上,改变了浮岩原本的灰白色,形成了黄色浮岩。因此,天文峰期浮岩的黄色是由于后期风化淋滤作用所造成,属于次生色。本研究提高了对火山喷发堆积物风化淋滤作用过程的认识,也为其他地区相似颜色变化问题的讨论提供了借鉴。     

长白山地区最近一次火山喷发的热释光年龄

长白山天池在近代和历史时期有过多次喷发 ,目前仍具潜在喷发危险。因此 ,确定最后一次喷发的时代具有重要意义。在长白山白云峰至天池的坡上采集了粗面岩样品 ,通过热释光测年法中的前剂量技术测定 ,获得了各样品的 TL年龄 ,由于原先的粗面岩受到了后期火山活动时岩浆的高温烘烤 ,其热释光年龄代表了天池最后一次喷发的时代 ,距今约 5 33± 2 6 6年     

天池天文峰全新世火山喷发物长石表面硅膜特征及意义

利用扫描电镜和能谱分析研究天池火山天文峰剖面全新世喷发物中长石表面硅膜的结构状态和化学组成,结果显示:天文峰剖面从顶部黑色浮岩向下到暗灰色浮岩中,长石表面发育有不同结构状态的硅膜.硅膜的结构特征有随火山喷发时代越早,长石颗粒表面硅膜越厚,结构越复杂;喷发时代越晚,长石颗粒表面硅膜越薄,其结构越简单的变化趋势,即长石表面...     

天池火山千年大喷发的岩浆混合作用与喷发机制初步探讨

根据岩浆演化和地球物理深部探测，天池火山之下存在地壳和地幔双层岩浆房。地幔玄武质岩浆向地壳岩浆房的补给，保持了天池火山逾百万年持续不断的喷发活动。本文从天池火山千年大喷发浮岩中的玄武质粗安岩一粗安岩角砾和条带状岩浆的岩相学、矿物学和岩石化学研究，提出地幔的粗面玄武质岩浆向地壳岩浆房的注入，触发千年大喷发，初步探讨了天池火山千年大喷发的岩浆混合作用与喷发机制。     

长白山天池火山的岩石矿物学特征——对结晶分异过程和岩浆混合作用的启示

本文对天池火山玄武岩盾,粗面质-碱流质层状锥体以及顶部的粗面质-碱流质碎屑岩类及熔岩的岩石矿物成分做了系统分析,发现在玄武岩类中的主要矿物组合为斜长石、富钙辉石以及富镁橄榄石,而粗面岩-碱流岩类的主要矿物组合为碱性长石、富铁的辉石及橄榄石,并开始出现石英、独居石以及大量的铁钛氧化物,符合结晶分异的演化趋势。同时在玄武岩类及粗面-碱流岩类中均存在不平衡矿物,再结合矿物环带的成分变化、矿物的熔蚀现象及不同特征的岩石条带等,认为天池火山在黑石沟玄武岩、第一、三造锥阶段粗面岩以及千年大喷发的浮岩中均存在岩浆混合作用。根据岩石学及年代学等特征,认为不同时期的玄武质岩浆来自同一地幔源区,经不同程度的结晶分异作用形成,前造锥阶段及造锥阶段的岩石由不同阶段的玄武岩演化而来,全新世的碱流岩类则由造锥阶段粗面岩类演化而来。     

Pre‐Holocene age of Humboldt's 1430 eruption of the Orotava Valley,Tenerife, Canary Islands

Errors in the interpretation of clouds, fumarolic activity and forest fires as volcanic eruptions in Tenerife, mainly in relation with Teide volcano, are common in references by passing navigators and other eyewitness accounts from the fifteenth and sixteenth centuries. In the case of the most common, historical, multiple‐vent fissure eruptions in the Canaries, vent locations provided by these accounts are frequently uncertain or are clearly erroneous and often conflict with geological evidence. Significant examples are the general association of the latest eruption of Teide volcano, dated at 1150 ± 140 bp , with the reference made by Christopher Columbus in 1492 to an eruption ‘on the flanks of Teide’, which actually corresponds to an eruptive vent (Boca Cangrejo volcano) situated in the NW Rift, dated at 400 ± 110 bp . Similar conflicting vent locations occurred in the 1730–36 eruption of Lanzarote and the 1677 eruption of La Palma. This article considers the volcanic cones located in the Orotava Valley, erroneously assigned by Chevalier de Borda and Alexander von Humboldt to a 1430 ad eruption. Geological evidence and radiocarbon dating of charcoal underlying the lapilli, and ⁴⁰Ar/³⁹Ar dating of one of the lava flows, show that these volcanic cones and lavas correspond to an eruption that took place about 30 000 yr bp . Analysis of the influence of these erroneous ages for the recent volcanism of Tenerife shows an overestimation of eruptive hazards of this island.     

Glacial and volcanic history of Icelandic table mountains from cosmogenic 3He exposure ages

Basaltic table mountains in the neovolcanic zones of Iceland have been interpreted as subglacial volcanoes that emerged through an ice sheet. Using their distinctive morphological and lithostratigraphic characteristics, the approximate surface elevation and thickness of the ice sheet at the time of eruption can be determined. We measured cosmogenic ³He concentrations in olivine phenocrysts from subaerially erupted basaltic lava caps of table mountains to determine their exposure ages. We argue that these exposure ages closely approximate eruption ages; the possibility of past snow cover is the main uncertainty. The resulting ³He exposure (eruption) ages, calculated using a locally derived ³He production rate calibration, and comprising 42 individual ages from 13 table mountains, allow reconstruction of ice sheet surface profiles through time. The new ³He chronology indicates that 12 of the 13 dated table mountains experienced their final eruptive phase during the last deglaciation. This eruptive chronology is broadly consistent with the hypothesis that melt production in Iceland is enhanced by pressure release from ice sheet unloading during deglaciation. The clustered distribution of table mountain ages suggests that distinct episodes of ice sheet thinning may have coincided with, or closely followed, the two strongest warming events in the North Atlantic region during the last deglaciation: the Bølling warming (ca 14.5 ka) and the warming at the end of the Younger Dryas.     

长白山天池地区全新世以来火山活动及其特征

长白山火山全新世规模最大的喷发活动发生在公元1199-1200年,即800年前的大爆发,被确定为普林尼或布里尼(Plinian)式喷发。这次大爆发形成体积巨大的、分布广泛的以空中降落堆积物为主的火山喷发碎屑堆积物,在长白山火山周围,远至日本都留下了地质记录。文章辨认并划分了这次大爆发火山碎屑物的成因类型:火山喷发空中降落堆积物(airfalltephra)、火山碎屑流(pyroclasticflow)状堆积物和火山泥流(lahar)堆积物,并且点、面结合,近、远和国内、国外兼顾,分析了这些火山碎屑物的主要特征、分布和相互关系,进而确定这些火山碎屑物分别属于两次普林尼式爆发。第1次(早期)普林尼式爆发称赤峰期,火山喷发模式为:普林尼式喷发柱(赤峰空落浮岩层)-火山碎屑流(长白山火山碎屑流层),随即主要由火山碎屑流诱发火山泥流(二道白河火山泥流层);第2次(晚期)普林尼式爆发称园池期,喷发模式为:普林尼式喷发柱(园池空落浮岩火山灰层)-火山碎屑流(冰场火山碎屑流层)。在层序上将气象站期碱流岩置于800年前大爆发火山碎屑物之下是正确的,其时代为晚更新世-全新世早期。