长白山天池火山喷发序列研究

长白山天池火山周边的11个钻孔资料揭示了长白山天池火山的喷发序列和岩浆演化过程.天池火山的喷发序列分为3个旋回:早期旋回喷发于上新世至早更新世,对应着周边地区的造高原喷发,天池火山熔岩盾主体开始形成,岩浆演化顺序是粗面玄武岩到粗面岩;中期旋回是早更新世的玄武岩浆演化到粗面岩和粗安岩(相当于小白山组);晚期旋回是从更新世到全新世,老房子小山组的玄武岩演化到白头山组粗面岩及碱流岩.在粗面质岩浆喷发过程中,有寄生火山的玄武质岩浆伴随喷发.全新世内天池火山千年大喷发主体由碱流质火山碎屑堆积物构成,松散堆积物的钻孔堆积层序表明,天池火山在全新世至少发生过两期巨型造伊格尼姆岩喷发.     

长白山天池火山千年大喷发2期空降浮岩对比

长白山天池火山的喷发历史和喷出物层序一直以来是人们关注的焦点。目前,对于千年大喷发以来空降堆积物,尤其是灰白色空降浮岩层之上的粗面质杂色空降浮岩的地层划分仍具有较大争议。文中通过对野外地层的详细观察,对2层空降浮岩层进行对比研究,发现两者之间没有沉积间隔,认为2期空降浮岩均应划分为千年大喷发的喷发物。下部赤峰期灰白色空降浮岩成分较为均一,呈棱角状,正粒序,分选较好;上部圆池期喷发为脉动式喷发,岩性为富土黄色浮岩和富黑色浮岩颗粒互层,浮岩呈棱角状,粒序不明显,分选较好。2期浮岩粒度呈正态分布,在中值和分选系数图中均投点于空降堆积区内。浮岩内斑晶以长石和辉石为主,但圆池期黑色浮岩内斑晶含量略高。赤峰期空降浮岩为灰白色碱流质,气孔较大,连续贯通,气孔壁薄。圆池期土黄色空降浮岩为粗面质,气孔连通,气孔壁略厚;黑色浮岩颗粒成分虽然也投点为粗面质,但Si O2含量明显较低,气孔度低,气孔壁厚。圆池期喷发强度较赤峰期喷发强度弱。多种岩浆成分说明长白山天池火山下具有复杂的岩浆系统,多种岩浆可能以分层的形式存在,赤峰期仅喷出了上部的碱流岩,圆池期的脉动式喷发喷出了不同层位的岩浆。     

长白山地区火山碎屑粒度特征研究

长白山地区全新世火山活动活跃,发育了良好的火山空降、火山碎屑流、火山涌流和火山泥石流堆积物。这些堆积物交错堆积,野外区分较为困难。在火山碎屑地层剖面调查基础上,系统采集了各种类型的火山碎屑堆积物样品。在实验室通过粒度参数和概率累积曲线分析,对堆积物成因类型进行了判别,讨论了火山空降堆积物和火山碎屑流堆积物随着与火口距离变化的规律。首次对研究区内粒度范围为62.5～0.02μm的细火山灰进行了粒度分析,对火山碎屑流和火山碎屑涌流中细火山灰端元分布特征和地质意义进行了分析和讨论     

长白山天池火山炭化木的~(14)C年代及其意义

对长白山天池火山喷发形成的灰白色空降浮石层、黑色熔结凝灰角砾层和火山碎屑堆积物中 16个炭化木作了系统的14C年龄测定,结果表明天池火山喷发年代为 (1215±15)AD。从火山碎屑堆积中采集的炭化木测定的14C年代要比火山喷发年代偏老,最大可偏离 800a;炭化木树皮的测定结果比较接近火山喷发年代;黑石河、浮石林、锦江大峡谷等地的黑色熔结凝灰角砾层的14C年代结果表明它们也属于(1215±15)AD大喷发的产物     

长白山天池火山公元1215年大规模喷发空降堆积及喷发动力学参数

长白山天池火山于公元１２１５年发生一次大规模爆炸式喷发。本文讨论了这次喷发形成的空降堆积物的特征。在此基础上确定喷发型式为布里尼式;当时对流层风向为西北风,风速为３０ｍ／ｓ￣４０ｍ／ｓ;平流层风向为西风;喷发物的喷出口速率大于２００ｍ／ｓ;火山喷发柱最大高度达２９ｋｍ。     

长白山天池火山玻璃和长石微观特征研究

研究了长白山天池火山1000年和5000年前2次大喷发产生的浮岩和火山灰的微观特征,通过TEM-EDX和SEM-EDX分析了浮岩中的火山玻璃和长石晶屑的表面特征及风化层厚度。5000年前大喷发浮岩中的火山玻璃风化层平均厚度3·74μm,1000年前大喷发为0·98μm;5000年前大喷发浮岩中的长石表面风化溶蚀度大于1000年前大喷发物中的长石;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和Fe而Si减少。综合上述特征认为,天池火山喷发物中矿物的微观特征的差异与火山喷发年代和喷发环境有关。因此,系统研究天池火山喷发物的微观特征是十分必要的,并且具有一定的应用价值     

火山碎屑空降沉积的二维数值模拟

从大气中火山灰扩散的二维微分方程出发 ,采用Suzuki(1983)对火山空降碎屑灾害数值模拟的数学模型 ,研制出用于单个火山一次性喷发事件的碎屑物空降沉积分布的实用程序。介绍了编程的基本思想 ,讨论了编程过程中所遇到的实际问题 ,同时结合长白山火山物理研究工作给出的长白山火山动力学参数 ,对长白山火山喷发空降碎屑厚度分布进行了具体模拟应用 ,针对实际模拟结果对程序提出了改进意见 ,并对Suzuki火山碎屑空降沉积模型进行了讨论     

长白山天池火山天文峰黄色浮岩的岩相学与显微结构特征

在长白山天池火口天文峰内壁发育数十m厚的爆炸式喷发堆积物,颜色各异.其中1套规模较大的黄色中弱熔结的粗粒浮岩空降堆积,堆积物碎屑粒径大,气孔大量发育,含有大粒径粗面岩岩块.文中对采于该套黄色堆积物的样品进行了全岩成分和显微结构特征分析,并与“千年大喷发”的空降浮岩进行了对比.研究结果表明:1)黄色浮岩与千年喷发的浮岩一样,属于碱性流纹岩,比千年喷发的灰白色浮岩略偏基性,可能由同一岩浆演化而来;2)黄色浮岩呈泡沫状,由不同大小的气孔、气孔壁和少量斑晶组成,部分较大的圆形气孔沿斑晶周围发育,呈串珠状排列,流动特征明显,黄色浮岩的斑晶类型和气孔结构与千年喷发的灰白色浮岩类似;3)已有扫描电镜和X射线衍射分析结果显示黄色浮岩中的长石参数与其他浮岩明显不同,可能是独立火山喷发事件的产物.上述岩石学证据表明,该套黄色堆积物是火山爆炸式喷发作用形成的浮岩空降堆积.     

吉林龙岗四海火山碎屑物粒度分析与地质意义

四海火山灰是龙岗火山群中的一次火山爆发形成的,这次火山爆发形成的玄武质空降堆积物分别组成金龙顶子火山渣锥和位于金龙顶子火山锥以东的、分布于辉南县红旗林场和靖宇县四海林场一带的低缓开阔的火山碎屑席。通过投点得知金龙顶子火山喷发类型为次布里尼式(Sub-Plinian)喷发,反映金龙顶子火山爆发强度很大。四海火山灰空降碎屑物7个样品的粒度累计频率曲线投点分布范围、集中区域均有较好的一致性,累计频率曲线表明碎屑物在空中搬运与沉降时都经过了类似的重力分选作用。近火口缘样品粗粒碎屑含量较高,随着与火口缘距离的增加,粗粒部分含量明显降低,细粒碎屑含量增加趋势明显。龙岗火山区内其它岩渣锥火山碎屑物粒度分布范围明显宽于四海火山灰粒度分布范围,累积频率曲线斜率较为一致。虽然样品距火山口距离均较近,但也出现了细粒富集程度变缓的现象,反映了龙岗火山区其它火山锥喷发强度明显小于四海火山。对比长白山天池火山碎屑物粒度分布特征发现,天池火山空降堆积物粒度分布斜率变化比较均匀,四海火山灰斜率有明显变化;四海火山灰最大粒度小于长白山天池火山空降堆积物,但是粗粒度碎屑物含量较高。细粒度碎屑物部分累计频率曲线上升趋势较缓,说明金龙顶子火山的喷发     

吉林龙岗火山碎屑分形研究

用分形理论分析了吉林龙岗火山碎屑物粒度的分形结构特征。结果显示,射气喷发碎屑物分维值>射气岩浆喷发碎屑物分维值>岩浆喷发碎屑物分维值,分维值可作为区分火山不同喷发类型的定量参数。而对于龙岗岩浆喷发碎屑物,不同火山喷发的碎屑物其分维值也有差别,晚期喷发的金龙顶子火山碎屑分维值>2,早期喷发的小金龙顶子碎屑分维值>2,火山碎屑物分维值可作为区分不同喷发源和划分火山喷发地层序列的一种指标。研究表明,分维值<2的火山碎屑中有不同含量的非等轴颗粒,且分维值与非等轴颗粒的含量呈负相关     

THE HISTORICAL RECORDS OF VOLCANIC ERUPTION IN THE KOREAN PENINSULA

The historical document record is of vital significance to determine the volcanic eruption history age in the volcanology research and it cannot be replaced by ¹⁴C dating and other methods. The volcanoes are widely distributed in the northeast area of China, but there is lack of relevant historical records. However, there are the records of the volcanic eruption in the historical documents of Goryeo Dynasty(AD918-1392)and Joseon Dynasty(AD1391-1910)in the Korean Peninsula which is separated by a river with China only. Some of the records have been widely used as important information to the research of Changbaishan Tianchi volcano eruption history by researchers both at home and abroad, but they have different opinions. On the basis of the historical documents in the Korean Peninsula, that is, the History of Goryeo Dynasty and the Annals of the Joseon Dynasty so on, the phenomena of volcanic eruptions, including the intuitive eruptive events and the doubtful volcanic eruption phenomenon such as "the ash fall", "the white hair fall", "the sky fire", "the dust fall" are investigated and put in order systematically in this paper. The results are as follows:1)The intuitive eruptive events are the 1002AD eruption of Mt. Halla volcano on Jeju Island, Korea Peninsula, and the 1007AD volcanic eruption offshore to the west of Jeju Island, Korea Peninsula, as well as the 1597AD eruption of Mt. Wangtian'e volcano in Changbai County, Jilin Province, China; 2)"The ash fall" is airborne volcanic ash, and those "ash falls" happening in 1265, 1401-1405, 1668, 1673 and 1702AD are possibly the tephra of Changbaishan Tianchi volcano; 3)"The white hair fall" is Pele's hair and it is speculated that the "white hair fall "happening in 1737AD is related to Changbaishan Tianchi volcanic eruption; 4)If regarding "the sky fire" as the volcanic eruption phenomenon, "the sky fire" happening in 1533AD is possibly the Changbaishan volcanic eruption event, and "the sky fire" in 1601-1609AD may be the eruptive event of the Longgang volcano in Jilin Province, China or Changbaishan Tianchi volcano; 5)"The dust fall" is recorded in many historical documents. However, "the dust fall" is not the volcanic ash fall but the phenomenon of loess fall. So, it is improper to determine the eruptive events of Changbaishan Tianchi volcano on the basis of "the dust fall".     

长白山天池火山溃湖洪水最大流量的初步估算及影响分析

长白山天池火山是目前最具潜在喷发危险的活火山。依据长白山天池火山的最新监测研究成果,结合地形地貌、水文流域特点及天池火山历史喷发类型,重点分析了长白山天池火山未来喷发时发生溃湖洪水的危险性。利用相关的水动力学公式,建立了溃口规模和洪水湿周、流量和流速的内在关系。详细分析溃湖洪峰在下游二道白河镇、白山水电站、红石水电站等关键位置的最大流量及流速。结果表明,若天池火山湖水溃泄一半即10亿m3时,距火山口50km处的二道白河镇瞬时洪水流速达84 904m3/s,该镇将全部被淹没。下游的白山水库、丰满水库将分别受到流量23 560m3/s和1 505m3/s洪水的冲击,水库安全受到严重威胁。     

长白山天池火山监测与灾害防御

对吉林省长白山天池火山历史喷发灾害进行了分析,指出了火山灾害可能带来的后果,并根据长白山天池火山现状和火山灾害特点．提出了火山灾害防御对策。     

长白山天池火山千年大喷发空降碎屑物的数值模拟

文中以Suzuki火山灰扩散数学模型为基础,考虑了空气参数随海拔高度的变化和不同大小的颗粒由于内含气泡数量的不同而造成的密度不同,计算了不同尺寸颗粒的最终沉降速度和沉降时间。并对喷发柱扩散概率浓度的计算公式进行了修正,对长白山天池火山千年大喷发空降碎屑物的空间分布进行了数值模拟。模拟时根据风速随高度的变化应用3个模型:1)固定风速30m/s;2)风速从地球表面线性增加到对流层顶部,在平流层的速度为对流层顶部风速的0.75倍(又称MW1模型);3)风速在对流层与MW1相同,但是从对流层顶部到20km高处风速线性减小,20km高度以上的风速为对流层顶部的10%(又称MW2模型)。通过与前人的结果进行比较,说明了模型的合理性,最后分析了模拟结果与前人结果之间存在差异的原因     

Effect of gas emissions from Tianchi volcano (NE China) on environment and its potential volcanic hazards

One of largest eruptions in the Tianchi volcano during the Holocene occurred in about 1000 years ago[1―3]. The volcanic ash erupted had been found in Japan, which is more than 1000 km from the Tianchi volcanic vent[4,5]. Moreover, this eruption has been recognized in the study of Greenland ice core (GISP2)[6,7]. There have been many studies about eruption products of the Tianchi volcano, which dominantly focused on petrological, geochemical and volcanic eruptive dynamic aspects[8―10]. On…     

太平洋板块俯冲对长白山天池火山的影响

长白山天池火山是我国最具潜在喷发危险的活火山之一,属于远离海沟的陆内火山.太平洋板块平卧于长白山天池火山的下方,其俯冲过程对长白山天池火山形成及活动具有重要意义.本文通过二维热力学耦合的数值模型对海洋板块俯冲的动力学过程进行了模拟,分析了海洋板块俯冲对远离海沟的陆内火山的深部温压条件、速度场、岩浆补给量等的影响.依据模拟结果探讨了太平洋板块对长白山天池火山活动影响的可能性及方式.     

长白山天池火山碎屑流灾害区划

在回顾总结了国外火山碎屑流灾害分析模型研究历史的基础上,本文选取了Flow3D模型对我国东北地区长白山天池火山未来大喷发可能产生的火山碎屑流进行了灾害区域划分。以长白山天池火山现代地形为依据,设定了11条未来爆炸式火山喷发时产生的火山碎屑流的可能流动线路。模拟结果表明,在喷发柱高度为10km的情况下,灾害区划最大半径为13.7km;在喷发柱高度为20km的情况下,灾害区划最大半径为35.4km;在喷发柱高度为30km的情况下,灾害区划最大半径为57.8km。在此基础上,得出了长白山天池火山未来发生中规模、大规模和超大规模火山喷发时火山碎屑流的覆盖范围,完成了我国第一幅长白山天池火山碎屑流灾害区划图。     

长白山火山活动的现状和未来展望

长白山天池火山是中新世以来,特别是中更新世以来多次喷发并造成严重灾害的火山,是一座具有潜在喷发危险性的活动火山,文章主要阐述了全新世和近代火山活动及其喷发物,并对火山的现代活动与未来火山活动及其灾害作了评估。     

长白山天池火山减灾对策初探

国内外专家学者认为，长白山天池火山是一座具潜在灾害性喷发危险的活火山，因此制定火山减灾对策理应提到议事日程。针对天池火山研究现状和火山灾害特点，制定了火山活动各阶段的减灾对策。中长期阶段应加强火山监测与研究和火山知识宣传工作，采取必要的工程防护措施，重大工程进行火山安全性评价，制定火山喷发应急预案；短期阶段请求国际火山流动监测台网给予支援；临近喷发阶段重点是有组织的撤离；喷发及其后阶段应及时救灾抢险，对火山喷发趋势进行科学判定，合理地重建家园。     

The magma evolution of Tianchi volcano, Changbaishan

The Changbaishan Tianchi volcano is composed of the basaltic rocks at the shield-forming stage, the trachyte and pantellerite at the cone-forming stage and modern eruption. Studies on their REE, incompatible elements and Sr, Nd, Pb isotopes suggest that rocks at different stages have a common magma genesis and close evolution relationship with differentiation crystallization playing the key role. The co-eruption of basaltic trachyandesite magma and pantellerite magma indicates that there exist both crustal magma chamber and mantle magma reservoir beneath the Tianchi volcano. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 49672109).