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。     

吉林省长白山天池新生代火山喷发作用及火山灾害的环境效应

通过对吉林省长白山天池火山的研究及１：５万区域地质调查资料,将区内新生代上新世以来的火山活动划分为４个火山喷发旋回及１３个火山喷发期,对爆发性火山作用划分了岩浆型、蒸气－岩浆型（岩浆－蒸气型）和蒸气型三种类型。火山喷发动力学机制的研究,对长白山天池火山的稳定性作出补步评价,在此基础上,对该区生代上新世以来的火山喷发作用及其引发的火山灾害的环境效应进行了论述。并对火山喷发作用所产生的积极环境效应,提出了合理开发和利用的建议。     

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。     

广西涠洲岛南湾火山喷发特征

涠洲岛是北部湾内的一座火山岛, 火山熔岩构筑了该岛的基底, 岛南端的南湾火山喷发物形成了涠洲岛现代火山地貌.南湾火山喷发以岩浆喷发和射气岩浆喷发交替进行为特征, 火山碎屑岩和基浪堆积物向岛北延伸, 覆盖了大半个涠洲岛.选取了鳄鱼嘴和猪仔岛2个典型剖面, 对南湾火山喷发活动进行详细的观察和描述, 发现了诸如爬升层理、大型低角度交错层理和板状层理等射气岩浆喷发成因的基浪堆积物中特有的构造, 并且观察到射气岩浆作用的指相物质——增生火山砾.所有这些现象都反映了南湾火山是射气与岩浆交替喷发成因的复合火山, 其中射气岩浆喷发占据重要地位, 而喷发中心位于南湾海中.      

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.      

吉林省龙岗火山群南龙湾第四纪火山碎屑颗粒特征研究

爆炸性火山喷发形成的碎屑颗粒的粒度、分选性、表面结构和内部结构等特征与火山喷发的机制、岩浆与水作用的程度、搬运过程等有着重要的联系。本文以此为线索,研究了龙岗火山群南龙湾火山的一个剖面,以探讨其喷发类型和特征。在该剖面上采集了不同层位火山碎屑颗粒样品,然后进行显微形貌观测、粒度分析和扫描电镜形貌观测。显微镜下观测表明,射汽爆发、射汽岩浆爆发和岩浆爆发的碎屑颗粒具有不同的成分和形貌特征。粒度分析结果显示,粒度与喷发类型之间存在很好的对应关系,不同的爆发类型具有不同的分维值D范围。SEM分析可以提供有关火山喷发特征对火山碎屑颗粒的影响。本文的研究结果表明,南龙湾火山喷发为爆炸式喷发,包括早期的射汽岩浆爆发,到岩浆爆发至晚期以射汽爆发为主的射汽岩浆爆发的不同阶段,该区火山喷发的不同时期,水参与喷发的程度不同。     

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。     

金星薄饼状火山类比研究

金星薄饼状火山(陡边火山)是一类形貌非常独特的火山,有别于太阳系中其他的火山:近圆的底面轮廓、平坦的顶部和较大的顶底直径比.薄饼状火山被认为是高黏度岩浆喷发形成的,但是这一成因并不被广泛接受.火山的形貌特征主要取决于岩浆成分、喷发机制、重力和喷发环境(如大气压)等.因此,通过对比地球火山的形貌特征及形成机制可以为金星薄饼状火山的成因提供指示.我们利用底面不规则度(ii )、高径比(H/W B )、顶底直径比(W S/W B )、侧边最大坡度处的标准化高度(HS m a x )、顶部高径比(H S/W S )和喷发量(V )这些形貌参数定量地将地球表面的复式火山、盾形火山、火山锥、熔岩穹丘(Peleean 型和 Coulees 型)、海底平顶火山以及泥火山的形貌特征与金星薄饼状火山对比.Coulees型熔岩穹丘、海底平顶火山和泥火山的形貌特征与金星薄饼状火山有一定的相似性.Coulees型熔岩穹丘剖面形态与薄饼状火山最为相似,可能指示了薄饼状火山具有类似的成因机制,而海底平顶火山侧边的上凹特征可能指示了其与薄饼状火山完全不同的成因机制.因此,薄饼状火山可能是相对高黏度的岩浆以较高速率持续性喷发形成.     

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。     

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。     

冰岛卡特拉火山未来喷发特征的判定

卡特拉火山近期活动频繁,其喷发概率、喷发规模、喷发方式及影响都备受瞩目.通过收集整理若干资料和分析计算,采用“将古论今”的研究方法,初步得到了关于卡特拉火山未来可能的行为方式及影响.根据卡特拉火山喷发的历史规律,估算2013年的喷发概率约为30%.卡特拉火山下次喷发规模可能为4级或5级,其喷发方式有3种:其一是岩浆冲破巨厚冰层发生爆破性喷发;其二是正常的岩浆喷发;其三是夭折的喷发.但根据现有资料分析,卡特拉火山最有可能是以见不到喷发的形式结束这次不稳定性活动.      

长白山天池火山千年大喷发的岩浆过程

千年大喷发是长白山天池火山最近的一次大规模爆炸式喷发活动。本文在天池火口及周边的地质调查中发现,千年大喷发存在碱流质和粗面质两套堆积物,且具有岩浆混合现象。进一步岩相学与地球化学研究,证实千年大喷发应存在先后两个喷发阶段,即碱流质喷发阶段(SiO_2,~75%)和粗面质喷发阶段(SiO_2,~65%)。同时,通过微量元素和斑晶特征等分析认为两阶段的岩浆来自于两个独立的岩浆房,岩浆房平衡温度分别为743℃和862℃,相应深度约为5km和7~9km。另外,根据条带状岩浆的混合特征,认为喷发过程中碱流质与粗面质岩浆混合发生在上升通道中,排除岩浆房内混合的可能性。最后根据喷发过程和岩浆特征,综合提出了千年大喷发的岩浆过程模型。本文对千年大喷发的喷发过程和岩浆过程取得的新认识,增进了对天池火山活动习性的理解。     

新托尔巴奇克火山研究综述

位于堪察加半岛的新托尔巴奇克山是世界上有史以来仅遥六个大裂隙喷发的火山之一，也是迄今对喷发研究得最为详尽的三个火山之一。本文从喷发活动、玄武岩、气体成分与升华物，喷发区地球物理特征，喷发预报，地震，形变及喷发机制等方面综合论述了该火山的观测观察成果，并指出这些成果对我国火山研究有重要的借鉴意义。     

长白山天池火山粗面玄武岩的喷发历史与演化

本文新提出的年代学和岩石化学结果，进一步从天池火山与区域火山活动的关系，论述了天池火山造盾、造锥历史和岩浆结晶分异转型的时间约束，早更新世早期（2Ma前）开始粗面玄武岩的造盾，早更新世晚期（约1Ma）粗面玄武岩向粗安岩、粗面岩演化，中更新世是粗面岩造锥的主阶段，到了晚更新世（约0．1Ma）粗面岩向碱流岩演化。在中-晚更新世来自地壳岩浆房的粗面岩、碱流岩造锥过程中，来自地幔的粗面玄武岩浆喷发活动始终没有间断过。由于来自地幔粗面玄武质岩浆持续向地壳岩浆房补给，所以天池火山是一座长寿命的火山。岩浆的结晶分异作用和混合作用是天池火山岩浆演化的两个最重要过程，前者形成天池火山双峰式火山岩分布特征，后者成为天池火山喷发的触发机制。天池火山在晚更新世-全新世碱流质岩浆主喷发期兼有少量玄武质粗安岩、粗安岩或粗面质岩浆的交替喷出，揭示了天池火山的地壳岩浆房熔体的分层结构特点，由于来自地幔粗面玄武质岩浆注入地壳岩浆房，导致不同层位岩浆的扰动和混合作用，触发天池火山的喷发。     

长白山天池火山双岩浆房岩浆作用与互动式喷发

广义的长白山火山在我国境内包括天池火山、望天鹅火山、图们江火山和龙岗火山,是我国最大的第四纪火山岩分布区。长白山各个火山区的火山活动具有此起彼伏的穿时性特征,天池火山之下地壳和地幔两个岩浆房具有上下呼应、互动式喷发之特点。一方面来自地幔的钾质粗面玄武岩浆直接喷出地表,在天池火山锥体内外形成诸多小火山渣锥;另一方面钾质粗面玄武岩浆持续补给地壳岩浆房,发生岩浆分离结晶作用和混合作用,形成双峰式火山岩特征并触发千年大喷发。西太平洋板块俯冲-东北亚大陆弧后引张是长白山天池火山喷发的动力学机制。     

火山通道岩浆流动动力学模型在天池火山喷发过程中的应用

在圆柱形火山通道的下部,岩浆上升速度与岩浆粘度、密度及压力有关。这时的流体动力学过程可以应用一般的牛顿流体模型。火山通道中部气泡化岩浆上升时,液相和气相的转化符合质量守恒方程,混合相总体符合动量守恒方程。其中气泡形成与生长过程符合达西定律与数密度方程。在火山通道靠上部的碎屑化带里,不同组分符合质量守恒方程,混合相总体符合动量守恒方程。天池火山千年大喷发时,通道直径是62m。岩浆房内的岩浆含有约3%体积百分数的气泡,气泡体积在65%时岩浆破碎,颗粒离开通道时的速度是145ms~(-1),而气体离开通道时的速度是170ms~(-1)。气体颗粒分散相出口压力是12.2MPa。在破火山口塌陷之前,岩浆房内气泡体积可高达30%～40%。与此同时,碎屑化发生时岩浆的孔隙度也增加到70%～75%左右。这时的出口压力降低至7～8MPa,出口气体速度增加到180ms~(-1)。气象站碱流质寄生火山喷发对应的喷发通道直径是40m,喷发以气体出口速度15～25ms~(-1)的弱爆破性喷发和侵出式喷发为特征。这时浮岩的孔隙度比千年大喷发的孔隙度低,为48%～61%,而浮岩密度高,为1.01～1.35gcm~(-3)。在侵出相喷发时最高释放率可以达到42m~3s~(-1)(致密岩石当量 DRE),孔隙度变化范围是70%～80%。     

云南腾冲火山旅游景观探讨

腾冲火山活动始于上新世,形成橄榄玄武岩、安山玄武岩、安山 岩及英安岩4大类,分为两个喷发旋回,4个喷发期。主要景观由全新世的第四期火山机构组成,景观分为火山锥、熔岩被、火山地热、火山与热水观赏石等。岩石属高钾钙碱性火山岩系,是挤压造山带的产物。腾冲火山群深部存在熔融岩浆囊,是休眠火山,但岩浆囊内绝大部分岩浆已喷发。结合人文景观,腾冲火山群是不可多得的科学考察和旅游景区。     

长白山天池火山地质学研究的若干进展与灾害分析

通过以减轻火山灾害为目的的天池火山锥体顶部地区地质填图工作，发现了天池火山锥体附近不同期次火山泥石流，部分火山泥石流显示的高温定位特征指示了其与千年大喷发的成因联系。这些火山泥石流构成了严重的火山泥石流灾害，天池火山锥体近顶部大型滑坡体的发现则指示了天池火山另一种重要的灾害类型。滑坡体堆积物结构上可分为3种类型。天池火山千年大喷发时不同成分与物性的岩浆混合作用十分发育，指示了天池火山喷发前不同岩浆批的混合与共喷发机理。本文还论述了天池火山近代历史记录喷发物的分布与鉴别特征。     

汤加王国洪加火山的前世今生

洪加（Hunga）火山位于新西兰—克马德克—斐济俯冲带,该火山于2021年末又开始活动,并在2022年1月14、15日发生了千年一遇的世纪大喷发。喷发柱穿进平流层,形成了一个最高30 km、最宽800 km的蘑菇云,后期的气体火山灰云团几乎环绕南半球一周。喷发所引起的海啸在太平洋沿岸多地造成了灾害。根据现有的资料分析,洪加火山岩浆成分以安山岩为主,岩浆可能是沿着破火山口边缘由富气岩浆团块的“渗漏”驱动喷发的。这次洪加火山大喷发的一个最重要特征是喷发时产生了极为强烈的大气冲击波,这代表了岩浆内火山气体的极大富集。正是这种“超级富气岩浆”的喷发在喷火口位置形成了远超0.1 MPa(1 标准大气压）的出口压强,引发了向全球辐射的冲击波和数千千米以外都能听到的喷发声响。本次火山喷发引发海啸的机制,其一是爆炸冲击波,向外扩张的冲击波推动了海面表层海水的向外扩张;其二是苏特塞式（Surtseyan）喷发本身就有向外排走海水的能力。未来洪加火山喷发形式,很可能是沿着破火山口周边断裂或靠近破火山口中央谷地的熔岩穹丘或熔岩流。苏特塞式喷发会比较常见,但喷发规模不会太大。