火山学述评

火山学研究有了长足的进步。本文总结近些年全球火山学研究各个方面的成果,包括对火山基本概念的新的认识、火山机构、火山的各种分类、火山岩石学和地球化学、火山岩相学、评估火山爆发大小的火山爆发指数、岩石和地球化学分类、各种常量和微量元素区分图、活火山分布与板块构造理论的关系、活火山给人类带来的灾害与利益和活火山的监测、曾经的火山活动与生物毁灭、单成因火山研究等。火山—构造是未来火山学研究的一个方向,通过火山与构造关系的研究以揭示火山的分布和地球的演化。火山喷出的岩浆是其通过地下以岩墙或管道形式为通道运移到地表的结果。中朝边境上的长白山的位置是个特例,应当值得深入的研究。中国分布有许多新生代火山,它们是否为单成因火山、这些火山在成分上是否有演化规律、它们的分布与大地构造的关系等都有待深入和系统的研究。     

火山学研究的最新进展和动向──参加1993年国际火山学和地内化学会议纪要

国际火山学及地内化学会议以古老火山作用和现代类比为主题，对地幔化学演化、火山作用模型、火山岩含矿潜力和火山灾害防治等１５个专题进行了学术交流和研讨。会议展示了采用多学科多手段研究古老火山和现代火山所取得的新进展，提供了火山学家、岩石学家、经济地质学家和环境地质学家相互合作的机会。将火山学研究与岩石圈深部地质－地球物理－地球化学研究相结合，以期建立较完整的有关岩石圈四维演化的总体认识。对大陆板内和活动大陆边缘的火山活动给予更多关注。对洋底火山作用有新的认识。有关火山岩成矿的交流侧重在金刚石、镍和铂族元素。强调对构造、火山和成矿三者的统一研究。对火山灾害的防治有了更多的技术和装备。会议还讨论了火山学和岩石学的发展前景     

火山碎屑岩分类评述及火山沉积学研究展望

火山碎屑岩是介于熔岩和沉积岩之间的过渡类型岩石，岩类复杂。长期以来，火山碎屑岩的分类研究受到了国内外学者的重视，先后提出了火山碎屑物、火山碎屑岩岩性和火山碎屑岩成因分类。虽然目前国际地科联火成岩分类命名委员会确定的火山碎屑物和火碎屑岩岩性分类已得广泛推广，但此分类尚有不足之处。中国学者提出的火山碎屑岩分类时间较早，有自己特色，在一定的范围得到了应用。在此基础上，本文提出了新的火山碎屑物、火山碎屑岩岩性和火山碎屑岩成因分类。火山沉积作用是介于火山学和沉积学之间的边缘研究领域。近20年来，火山沉积作用研究在理论和方法上得到了深化，火山喷发和沉积的物理作用及实验和数值模拟已经成为未来发展的趋势。尽管这样，野外地质和火山碎屑岩的岩性特征，仍是火山碎屑岩成因研究的基础。     

长白山天池火山监测工作进展

长白山天池火山是我国最具有潜在喷发危险的活火山。本文介绍了天池火山监测系统建设的基本情况，报道了近些年在火山地震监测、大地形变监测以及地球化学监测等方面的工作进展。     

火山碎屑岩的百年研究

火山碎屑岩是爆破性火山喷发行为的直接产物,不同的碎屑成分、粒度及结构反映了不同岩相的堆积动力学过程,对火山碎屑岩岩石学和岩相组合的研究发展成了以物理火山学为代表的现代火山学研究体系。作为火山爆发碎屑物质的集合,其中不同成因类型的火山碎屑物往往可以直接对应不同阶段火山作用动力学参数特征。火山碎屑物3个最基本的堆积物成因类型是火山碎屑降落物、火山碎屑流和火山碎屑涌浪。火山喷发时碎屑化过程主要涉及挥发分的出溶和岩浆碎屑化过程以及不同火山流体内部的碎屑化过程。对于岩浆喷发、射汽岩浆喷发以及射汽喷发的直接产物,火山碎屑岩在组成上都包含了岩浆破碎的同源碎屑、火山通道裹进的异源碎屑以及火山流体在地表流动时捕获的表生碎屑。火山碎屑定义为爆破性火山喷发的直接行为产物,而包括坡移、滑坡体、火山泥石流等火山降解过程的表生碎屑与熔岩流在自生、淬碎碎屑化过程产生的碎屑则被定义为火山质碎屑。火山岩岩相的建立,为20世纪80年代后期向火山学研究阶段的转变奠定了基础。在地质研究的基础上探索火山活动过程和控制机制的经验模型、实验模拟和数值模拟研究,其中流体动力学的介入对理解火山喷发的基本过程具有里程碑式的推动意义。由此形成的火山学是研究火山与火山喷发的形成机理、喷发过程和产物特性的科学。     

火山碎屑岩的百年研究

火山碎屑岩是爆破性火山喷发行为的直接产物,不同的碎屑成分、粒度及结构反映了不同岩相的堆积动力学过程,对火山碎屑岩岩石学和岩相组合的研究发展成了以物理火山学为代表的现代火山学研究体系。作为火山爆发碎屑物质的集合,其中不同成因类型的火山碎屑物往往可以直接对应不同阶段火山作用动力学参数特征。火山碎屑物3个最基本的堆积物成因类型是火山碎屑降落物、火山碎屑流和火山碎屑涌浪。火山喷发时碎屑化过程主要涉及挥发分的出溶和岩浆碎屑化过程以及不同火山流体内部的碎屑化过程。对于岩浆喷发、射汽岩浆喷发以及射汽喷发的直接产物,火山碎屑岩在组成上都包含了岩浆破碎的同源碎屑、火山通道裹进的异源碎屑以及火山流体在地表流动时捕获的表生碎屑。火山碎屑定义为爆破性火山喷发的直接行为产物,而包括坡移、滑坡体、火山泥石流等火山降解过程的表生碎屑与熔岩流在自生、淬碎碎屑化过程产生的碎屑则被定义为火山质碎屑。火山岩岩相的建立,为20世纪80年代后期向火山学研究阶段的转变奠定了基础。在地质研究的基础上探索火山活动过程和控制机制的经验模型、实验模拟和数值模拟研究,其中流体动力学的介入对理解火山喷发的基本过程具有里程碑式的推动意义。由此形成的火山学是研究火山与火山喷发的形成机理、喷发过程和产物特性的科学。     

大兴安岭北段早白垩世光华期火山地层格架控制因素及意义——以根河市库西火山构造洼地为例

大兴安岭中生代火山岩带北段大面积分布有中酸性火山岩,形成时代主要是早白垩世光华期.区内覆盖严重,给岩石地层的划分带来很多困难.文中以中生代早白垩世光华期库西火山构造洼地为例,从火山构造洼地的形成演化及岩浆演化双重角度讨论了其对火山地层层序的控制作用.岩浆作用及火山构造洼地的演化均具有连续性和不可逆性,对火山地层的控制作用表现在岩石化学及地球化学特征的有规律的变化.利用岩石化学反演方法定量模拟了岩浆形成演化过程,以此为依据讨论了火山地层的时空演化.结合火山构造洼地不同演化阶段对特殊火山岩相的控制作用及横向的可对比性,确定了火山地层的层间叠置规律.探索性地建立了大兴安岭北段早白垩世光华期区域性火山地层格架,为大兴安岭地区早白垩世地层对比及岩浆动力学分析提供了新思路.     

火山喷发机制、气候效应及火山地球工程

火山是地球内部与表层系统连接的纽带,是地球充满生机活力的体现.减轻大型火山喷发对全球气候和环境的影响是地球科学的重大研究主题.提出探索岩浆储库的累积组装和演变规律,研究火山喷发的触发机制,聚焦地球内、外层圈的相互作用,认识火山活动与全球气候和表层环境变化的互馈关系,构建火山地球工程的理论体系和技术框架,是减轻火山灾害对全人类不利影响的关键.其中,基于岩浆动力学和火山学的岩浆通道系统研究,将会为火山活动的预测和监测提供新的理论依据.火山活动的影响是全球性的.所以,我们要抢占先机,在深化火山喷发机制理论研究和构建减轻火山灾害影响的工程技术体系等方面有所作为.      

中国东北地区4个活火山群的火山灾害

东北地区有4个活火山群,它们是长白山火山群 、五大连池火山群、龙岗火山群和镜泊湖火山群。这些活火山群中的活火山有潜在的喷发危险,一旦再次爆发,由火山喷发空中降落堆积物、火山泥流、火山碎屑流、火山碎屑崩塌和熔岩流等造成的灾害和环境污染将是巨大的。当务之急是重塑火山喷发历史和模式,编制火山灾害预测图。东北地区火山灾害类型如此之多,影响范围如此之广,进行专项火山灾害调查研究是必须的。     

火山构造组合研究和填图方法应用——以西藏措麦一邦多地区火山岩为例

以1：25万邦多区幅、措麦区幅火山岩区野外地质调查为基础，运用岩石地层-火山岩相-火山构造法一体化研究思路，吸收20世纪90年代以来国内外对火山学研究的新成果，并借鉴1：5万区域地质调查中大比例火山地质图编制的经验，从单个火山机构调查扩展到火山机构组合研究，从而填制出火山构造面貌清楚的古火山地质图，全面地反映了不同时期(旋回)火山作用特点、演化规律及火山岩相的分布特征，合理地建立起火山地层层序。     

内蒙古东部晚第四纪玛珥式火山的堆积序列及喷发过程研究

随着全球火山研究的深入,地质学家在大多数火山群中均发现了特殊成因的玛珥式火山。以低平火山口和低矮锥体著称的玛珥式火山主要由具有爬升层理、平行层理、大型低角度交错层理等结构构造的基浪堆积物组成,是火山喷发演化过程研究的重要对象。近年来,在内蒙古东部的诺敏河、阿尔山-柴河和阿巴嘎火山群中也先后发现了典型的玛珥式火山及基浪堆积物。本文从野外火山地质特征着手,以火山学与火山地质学理论为指导,结合国内外玛珥式火山的研究成果,对内蒙古东部晚第四纪玛珥式火山的分布、产物和结构构造等火山地质特征进行了归纳总结,将其大致划分为3个喷发期次,分别是以基浪堆积物为主的射汽-岩浆爆发、以降落-溅落堆积物为主的岩浆喷发和以碱性橄榄玄武岩为主的岩浆溢流期次。复合火山的活动时代总体属于晚更新世,其中玛珥式火山的形成时代为晚更新世早中期。通过分析研究区的地层、火山产物和区域断裂构造等地质特征,推断射汽-岩浆爆发的深度较浅,并进一步探讨了玛珥式火山的成因机制,模拟其喷发演化过程,认为玛珥式火山与斯通博利式、夏威夷式等类型火山具有继承性演化关系。     

五大连池老黑山、火烧山的火山喷发特征

从野外调查及火山喷发观测记录入手, 结合国内外火山研究的新进展, 在火山成因类型、喷发方式及喷发前兆等方面讨论了五大连池老黑山、火烧山的火山喷发特征。指出老黑山、火烧山的火山成因类型属于单成因火山, 喷发方式不是简单的中心式喷发, 而是经历了裂隙式喷发后转为中心式喷发。通过火山喷发观测记录的分析及与国外火山对比, 揭示出此次火山喷发是有前兆的, 其前兆特征对监测预报未来火山喷发有借鉴意义。     

我国火山地热流体地球化学研究新进展

本文综述了最近几年来中国研究者在地热流体地球化学研究领域取得的主要进展。在国际上关于地球内部流体及其作用研究取得重要进展的大背景下,我国学者在地热流体地球化学研究上也取得了一些重要成果,主要表现在火山地热区和非火山地热区两大方面,在火山学、地热学、环境学、大地构造学、地震学等五个学科领域都取得了一些重要进展。     

The Vulnerability of Canada to Volcanic Hazards

Western Canada lies in a zone of active tectonics and volcanism, but thedispersed population has witnessed few eruptions due to the remoteness of the volcanoes and their low level ofactivity. This has created a false perception that Canada's volcanoes are extinct.There are more than 200 potentially-active volcanoes in Canada, 49of which have erupted in the past 10,000 years. They occur in five belts, with origins related totectonic environment. The minimum annual probability of a Canadian volcanic eruption is approximately 1/200;for an effusive (lava) eruption the probability is about 1/220, and for a significant explosive eruptionit is about 1/3333. In-progress studies show that there have been earthquakes associated with at least 9 ofthe youngest Canadian volcanoes since 1975. A scenario of an eruption of Mt. Cayley (50.1°N,123.3°W) shows how western Canada is vulnerable to an eruption. The scenario is basedon past activity in the Garibaldi volcanic belt and involves both explosive and effusive activity.The scenario impact is largely a result of the concentration of vulnerable infrastructure in valleys.Canadian volcanoes are monitored only by a regional seismic network,that is capable of detecting a M > 2 event in all potentially-active areas.This level of monitoring is probably sufficient to alert scientistsat or near eruption onset, but probably insufficient to allow a timelyforecast of activity. Similarly the level of geological knowledge about the volcanoes is insufficient to createhazard maps. This will improve slightly in 2002 when additional monitoring is implemented in theGaribaldi volcanic belt. The eruption probabilities, possible impacts, monitoring limitations and knowledgegaps suggest that there is a need to increment the volcanic risk mitigation efforts.     

Estimation of tsunami hazard from volcanic activity — Suggested methodology with Augustine volcano,Alaska as an example

A general approach for the estimation of tsunami height and hazard in the vicinity of active volcanoes has been developed. An empirical relationship has been developed to estimate the height of the tsunami generated for an eruption of a given size. This relationship can be used to estimate the tsunami hazard based on the frequency of eruptive activity of a particular volcano. This technique is then applied to the estimation of tsunami hazard from the eruption of the Augustine volcano in Alaska. Modification of this approach to account for a less than satisfactory data base and differing volcanic characteristics is also discussed with the case of the Augustine volcano as an example. This approach can be used elsewhere with only slight modifications and, for the first time, provides a technique to estimate tsunami hazard from volcanic activity, similar to a well-established approach for the estimation of tsunami hazard from earthquake activity.     

长白山天池火山泥石流展布特征及其灾害研究

长白山天池火山是我国最具灾害性喷发危险的活动火山,火山泥石流是最致命的火山灾害之一.本文根据距离火山口远近不同堆积物所展现的不同特征,基于野外实地调查的剖面,系统阐述了长白山天池火山千年大喷发形成的泥石流的物源、堆积方式及分布特征,探讨了火山泥石流的成因和灾害规模.通过对千年前火山爆发的分析,初步预测并划分了火山泥石流灾害的高、低危险区,并利用ERDAS软件对火山爆发造成的天池水下泻灾害（包括下泻的出水口及下泻流量）进行了预测,为本地区的防灾减灾提供科学依据.     

岩浆补给作用对硅质火山岩浆系统演化的制约

硅质火山喷发作为大陆地壳岩浆活动的重要表现，在研究大陆地壳形成与演化、探讨岩浆过程与动力学机制等方面具有重要的价值，其通常所表现的强烈爆炸式喷发，甚至可以导致全球性的环境和气候变迁。硅质岩浆系统在开放体系中不同来源岩浆的贡献和相互作用是目前研究的热点问题。持续的岩浆补给可以延长岩浆存储的时间，促进岩浆房的对流、岩浆的分异演化以及晶体 熔体的分离和晶粥的再活化，同时也是触发火山喷发的重要机制之一。此外，岩浆补给以及硅质岩浆的晶体 熔体演化过程也是火山喷发产物多样性的原因，导致同一火山在其活动过程中喷发产物规律性的变化，如富晶体火山岩、贫晶体火山岩、火山岩成分分层、以及复活岩穹和中央侵入体等。因此，岩浆补给作用是制约硅质火山岩浆系统演化和火山岩成分多样性的重要因素，也是活动火山监测和灾害评估的重要依据。岩石学、岩石地球化学、矿物(长石、石英、石榴子石、锆石等)同位素及成分变化，以及模拟实验、地震层析成像等研究为揭示硅质岩浆系统中的岩浆补给作用和复杂岩浆过程提供了多种视角。     

火山射气岩浆喷发作用研究进展

射气岩浆喷发是一种特殊类型的火山活动，水在这类火山活动中起到至关重要的作用，且其喷发产物——低平火山口和基浪堆积物在我国乃至全世界都有广泛的分布。国际上对射气岩浆喷发的研究始于1921年，迄今为止已有80余年的历史。国内外许多学者运用火山地质学、岩石学、沉积学、物理火山学及数值模拟等多学科研究手段，对射气岩浆喷发作用及其产物进行详细的野外观测描述，并探讨其成因机制。本文在前人研究基础上，以我国南方北部湾周边第四纪火山区大量存在的射气岩浆喷发成因的低平火山口和基浪堆积物为研究对象，深入讨论了基浪堆积物的地质特征、射气岩浆喷发形成的基本条件、喷发过程的动力学机制以及基浪流的搬运过程等几方面重要问题，并对已有的研究成果进行了概括和总结，提出有待解决的难点，揭示了这类火山活动特有的属性。