利用气孔大小分布和玻璃地球化学研究约束墨西哥波波卡特佩特火山脱气过程

波波卡特佩特火山爆炸式喷发活动是对周围人口稠密地区的一个严重威胁,因此在短时间内认识喷发类型（从爆炸式到熔岩盾形成）指标的变化是非常重要的。本次研究,我们给出来自波波卡特佩特火山5次主要普林尼武喷发（大约23～1．2ka）、2001年部分熔岩盾坍塌时的小喷发和1997年4次喷发（5月11日、6月14日、15日和30日）产生的原生碎屑中气孔大小分布（VSD）和基质玻璃成分分析的结果。对基质玻璃主元素的分析（WDS—EPMA）可以估计出喷发的岩浆进入不平衡（晶体和岩浆之间）的深度,通过利用Blundy和Cashman（2001）的石英一钠长石一正长石三元系计算平衡压力来获得。利用CSD软件通过气孔大小分布分析定量解释原生碎屑（浮岩或火山渣）结构来建立岩浆上升时的物理变化和喷发条件之间的关系。原生碎屑内气泡化的程度和类型也与喷发的类型和持续时间有关,特别是可用来识别气孔结构的变化,这种变化代表了从爆炸式到熔岩盾喷发的转变（Manganand Sisson,2000;Adamsetal,2006）。本次研究给出了波波卡特佩特火山比早期认为的更为复杂的岩浆存储历史,这对该火山目前的研究是一个重要的贡献。     

利用气孔大小分布和玻璃地球化学研究约束墨西哥波波卡特佩特火山脱气过程

波波卡特佩特火山爆炸式喷发活动是对周围人口稠密地区的一个严重威胁,因此在短时间内认识喷发类型(从爆炸式到熔岩盾形成)指标的变化是非常重要的。本次研究,我们给出来自波波卡特佩特火山5次主要普林尼式喷发(大约23~1.2ka)、2001年部分熔岩盾坍塌时的小喷发和1997年4次喷发(5月11日、6月14日、15日和30日)产生的原生碎屑中气孔大小分布(VSD)和基质玻璃成分分析的结果。对基质玻璃主元素的分析(WDS-EPMA)可以估计出喷发的岩浆进入不平衡(晶体和岩浆之间)的深度,通过利用Blundy和Cashman(2001)的石英-钠长石-正长石三元系计算平衡压力来获得。利用CSD软件通过气孔大小分布分析定量解释原生碎屑(浮岩或火山渣)结构来建立岩浆上升时的物理变化和喷发条件之间的关系。原生碎屑内气泡化的程度和类型也与喷发的类型和持续时间有关,特别是可用来识别气孔结构的变化,这种变化代表了从爆炸式到熔岩盾喷发的转变(Mangan and Sisson,2000;Adams et al,2006)。本次研究给出了波波卡特佩特火山比早期认为的更为复杂的岩浆存储历史,这对该火山目前的研究是一个重要的贡献。     

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.     

华北东部海兴一带第四纪火山岩岩石学及地球化学特征

华北东部海兴一带出露2座第四纪火山,即小山火山和大山火山,并在边庄附近隐伏了火山岩。野外考察和室内分析显示:小山火山为玛珥式火山,喷发方式为射汽岩浆喷发,影响范围仅限于火口附近,喷发物为火山渣、晶屑和火山灰;大山火山早期为爆破式喷发,后有岩浆侵入,喷发强度和规模均不大,产生了火山渣、火山集块岩和致密熔岩颈。边庄隐伏火山岩为气孔状和致密火山岩及火山角砾岩,喷发方式以弱爆破式喷发和熔岩流溢为主,喷发时代为早更新世。小山火山渣和边庄隐伏火山岩成分为玄武质,而大山火山岩Si O2含量低,属于霞石岩。氧化物含量不显示线性关系,说明它们之间不存在岩浆演化关系。3处火山岩均富集轻稀土,边庄隐伏火山岩富大离子亲石元素,无高场强元素Zr、Hf、Ti亏损,大山和小山样品强烈富集Th、U、Nb和Ta,明显负K和Ti。3处火山岩具有不同的岩石学和地球化学特征,具有相对独立的火山结构,虽均可能来自软流圈,但明显经历了不同的岩浆活动过程。     

火山活动状态及其机理的初步探讨

根据火山喷发实例总结了火山喷发在不同阶段的活动状态,并探讨了可能的物理机理。火山活动从岩浆补给到岩浆喷发的物理过程可分为3个阶段:1)岩浆补给阶段,岩浆囊压力差或过剩压力的大小决定了火山活动是否休眠或扰动,岩浆补给速率对压力差起了决定性的作用;2)通道形成阶段,当过剩压力超过围岩破裂强度时,围岩开始破裂,之后水热活动起了重要的作用;3)岩浆运移与失稳喷发阶段,主要是岩浆运移与地壳盖层的相互作用与失稳的过程。文中还讨论了火山活动状态与火山喷发危险性等级之间的关系,7个危险性等级分别对应于火山活动的7种状态,即休眠、平静、扰动、动荡、临界、活动、灾变     

腾冲黑空山粗安岩中镁铁质-超镁铁质包体的特征及成因初探

腾冲黑空山粗安岩中含有较多的镁铁质和超镁铁质微型包体,主要为辉长岩类、辉石岩类和极少量的二辉橄榄岩,直径多小于2.5cm.辉长岩类包体具有"开放"结构,常有气孔和基质的贯入,辉石岩类包体以等粒结构和镶嵌结构为特征,它们的矿物成分与熔岩斑晶(斜长石+单斜辉石+斜方辉石)成分相近.辉长岩类和辉石岩类包体平衡温度为1000～1125℃,与熔岩斑晶结晶温度(998～1108℃)基本一致.辉长岩和辉石岩类包体结构和成分均有别于下地壳和幔源包体,应来源于岩浆房内部,其中辉长岩类包体是岩浆上升到岩浆房顶部时结晶作用后形成的晶体-气泡-液体带,而辉石岩类包体则岩浆房底部形成的堆积体.极少量的二辉橄榄岩包体具残斑结构,组成矿物及成分类似于我国东部幔源包体特征,来源于上地幔,由补给岩浆将其带入岩浆房中,并且在岩浆喷发到地表之前可能经受过冷却作用.包体的形成过程反映了岩浆的上升、停留、演化和喷发过程.     

预报火山喷发

预报是火山学的中心目标。近来对火山喷发的高密度监测得到了一系列完整的时间序列数据，使我们对几次即将发生的喷发及时发布了警报。新技术的应用，诸如宽频带地震学、卫星观测地形变、火山气体野外研究中光谱仪技术、特别是计算机计算能力和运算速度的提高，都正在使预报水平不断提高，并且促进了数据传输、数据分析和模拟技术的改进。火山样品的分析研究、实验推演和理论模拟使得对岩浆系统的动态变化认识正在不断深化，同时给出了能解释火山现象的物理结构。在岩浆房系统演化过程中，随着压力和温度的改变，岩浆要经历复杂的变化。岩浆上升时期脱气和冷却过程中，会导致岩浆结晶、粘度、强度和可压缩度增加，通常是几个数量级。活动岩浆系统也与周围环境发生强烈反应，从而引起地形变、物质破裂和其他效应，诸如地下水循环系统的扰乱和脱气作用。这些过程和反应导致了早于与伴随喷发的地球物理学和现象学的变化。灾害性火山预报正在变得更加定量化，是以对机理过程的物理学理解为基础的。预报正在从经验模式的识别转变为以火山深部动力学模型为基础的预报。高度非线性关系和复杂的力学与动态过程的耦合导致了火山行为的多样性。由于本身固有的不确定性和非线性系统的复杂性，准确预报通常是做不到的。喷发和灾害预报要用考虑到不确定性的可能性术语来表达。     

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。     

一种特殊的火山作用形式 ——射汽岩浆喷发作用

高温岩浆在上升过程中遇到地下水或地表水发生水岩相互作用,产生大量水蒸汽导致的爆炸式喷发作用,可称为射汽岩浆喷发作用,是一种较为特殊的火山活动,主要产物为低平火山口和基浪堆积物.国内外许多火山学家对射汽岩浆喷发作用的喷发过程和产物开展了岩相学、沉积学、火山物理学和地球化学综合研究,通过实验、计算机模拟等方法探究了射汽岩浆...     

由富尔奈斯火山上的GEOSCOPE VBB台站得到的地倾斜信号

报道了距富尔奈斯火山顶8 km处的GEOSCOPE台网甚宽频带地震台观测到的甚长周期的瞬变过程。我们将地震台观测到的地面速度转换成地倾斜并通过与同一拱顶观测室内Blum型传统摆式倾斜仪记录的数据相比较检验了结果。通过比较表明,用水平地震仪测量周期小于25h的地倾斜是有效的。把这种方法用于1991年以来的几次火山喷发和岩浆侵入之前观测到的瞬变过程。由于GEOSCOPE台站到火山顶的距离适中,因而所得到的地傾斜观测值提供了有关火山喷发和岩浆侵入的信息,补充了火山顶部地倾斜观测网提供的有关岩浆源的形态和位置信息。     

基于团簇的岩石动态CT图像可视化与结构变形分析

岩石的变形机制是研究岩石圈变形和局部构造活动的重要基础,岩石的微观结构是研究其变形机制的关键。微观层析成像（微观CT）技术可以无损地获取样品内部高精度三维数字化图像,为观测岩石内部结构提供了技术保证。新近发展起来的动态CT技术,使得观测岩石变形过程成为可能。本文利用一组莱塔石灰岩受差应力变形的三维动态CT图像数据,通过图像切割、图像分割等处理步骤,以团簇为基本表征单位,表征不同形状、大小孔隙的动态变化过程,分析对比全部孔隙、大团簇、小团簇和裂隙型小团簇的动态图像。结果表明:随着岩石的压缩变形,其大孔隙在不断地缩小;在变形的初始阶段,靠近施压活塞的样品上部出现了密集的新生小孔隙;当岩石所受差应力到达73 MPa时,其下半部出现了明显的剪切带,具体表现为大量的新生裂隙生成并且新生裂隙集中带与轴向成约45°交角。此前的研究观测到该样品中下部若干压缩带形成的过程;本文通过基于团簇的可视化技术,观测到了高孔隙度岩石变形过程中压缩带和剪切带共同形成的过程。同时,新生的沿剪切带分布的微小裂隙并没有显示与剪切带相同的方向,而是具有各方向均匀分布的特征。该特征可能与岩石内部复杂的局部孔隙结构有关,是值得进一步探讨的问题。      

火山喷发物的显微构造研究及其地质意义

火山喷发物及其显微结构特征记录了喷发之前岩浆体中物理、化学过程的信息,喷发时的爆炸程度、岩浆与地下水的相互关系、在地表的侵位方式(如熔岩流、火山灰空降或火山碎屑流),以及在喷发后期风化特征等有关信息。因此,通过对火山喷发产物的显微构造研究,可以获得许多由宏观研究所无法获得的有关岩浆喷发前、喷发期间和喷发后的作用过程的重     

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.     

由尔奈斯火山上的GEOSCOPE VBB台站得到的地倾斜信号

报道了距富尔奈斯火山顶8km处的GEOSCOPE台网甚宽频带地震台观测的甚长周期的瞬变过程。我们将地震台观测到的地面速度转换成地倾斜并通过与同一拱顶观测室内Blum型传统摆式倾斜仪记录的数据相比较检验了结果。通过比较表明，用水平地震仪测量周期小于25h的地倾斜是有效的。把这种方法用于1991年以来的几次火山喷发和岩浆侵入之前观测到的瞬变过程。由于GEOSCOPE台站到火山顶的距离适中，因而所得到的地倾斜观测值提供了有关火山喷发和岩浆侵入的信息，补充了火山顶部地倾斜观测网提供的有关岩浆源的形态和位置信息。     

区域尺度主动源探测技术及试验研究

正地震波在地球介质中的传播,携带了丰富的地下介质物性的信息,是我们获取地球内部结构、物质组成及状态的最重要的研究手段。通过对天然地震激发地震波的研究,人们对全球地震分布、地球内部圈层结构及动力学过程、物质组成和横向不均匀性等方面的认识已取得了巨大的进步,较为完整地勾画出了地球整体结构的三维图像。但在面对严重的地震灾害和强烈的火山喷发等问题时仍显得不能满足要求。我们不仅需要地球内部清晰的静态图像,还要了解和掌握地球内部的运动变化过程。到目前为止,国内外学者已分别尝试利用重复天然地震、自然噪声和人工震源等研究地     

地震触发的远场喷发：火山和间歇泉

约有0.4%的爆发性火山喷发是发生在大的远震后几天之内。偶尔这些"触发的"喷发会比预期的要大很多。人们已经从岩浆超压发生变化当中提出几个机制来解释这种触发,包括气泡增多、气泡上升引起的压力转移,以及岩浆房的翻转。另外,触发喷发也可能是由于岩浆周围的岩石发生破裂而引起的。所有这些机制都需要能够增强由地震引起的小静态应力变化,或者能够将(较大的)瞬变、动态应变转化为永久性压力变化的过程。除了应力的粘弹性松弛外,所有这些过程都可以导致触发喷发的延迟,不过要把地震和延迟触发喷发之间的关系进行量化却不是一件容易的事。泥火山和间歇泉同样会对远震产生反应。能够从超过几百米深处释放出泥浆的泥火山可以被震动所导致的液化作用而触发,因此近似于从地表几米范围内产生的小泥火山。主间歇泉通道周围的岩石骨架由于出现新的破裂而导致其渗透性发生变化。因此这一点可以解释为什么会观测到它们喷发的频度会发生变化。     

地球热平衡机制与地壳运动及地震预报的探讨

震前温度异常升高表明了地球内部热能在震区集聚的事实,这是理解判断地震成因和发震机制的关键所在. 根据地壳中存在局部热能集聚和岩层突然大幅升温的事实,推断火山喷发与地震发生过程的机制原理:①火山喷发过程:地幔物质岩浆上涌,在靠近地表的岩层中形成岩浆包或岩浆房并持续扩大体积融化周围岩层,最终从某一点或几点冲出地表,形成火山喷发.     

腾冲火山活动的时代和岩浆来源问题

47个腾冲火山岩样品的K-Ar年龄值域在0.09和17.84Ma之间。4条火山岩的⁴⁰Ar/³⁶Ar-⁴⁰K/³⁶Ar等时线年龄分别为2.93、0.81、0.31和0.13Ma。火山喷发的时代从中新世到更新世,喷发的高潮在晚更新世。腾冲火山目前还不是死火山,而腾冲及其邻区的热事件（侵入-热变质-喷发）又是连续发生的。20个样品的Rb和Sr含量、稳定Sr同位素初始比（0.70578-0.71437）以及其它地球化学资料还表明,这些火山岩是属于板块碰撞带生成的高钾钙碱性岩浆系列。火山岩的母岩浆来源于地幔的玄武岩浆,但在上升过程中受到过富含放射性成因Sr的地壳物质的强烈渐进混染。     

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     

长白山天池火山造锥粗面岩新的K-Ar年龄

根据采集样品的野外产状,结合前人对天池火山造锥阶段粗面岩时代的研究以及本文给出的新的K-Ar年龄,比较了天池火山北坡和东北坡的造锥粗面岩喷发时代,分析了不同期次喷发的粗面岩的覆盖范围,发现天池火山东北坡粗面岩年龄明显新于北坡粗面岩年龄。天池火山东北坡造锥阶段粗面岩的最老年龄距今0.38Ma,属于中更新世晚期,是第3造锥阶段的喷发物。在东北坡未发现第1造锥和第2造锥阶段的喷发物。新给出的天池火山北侧和东侧2个钻孔资料表明,天池火山造锥粗面岩喷发之前存在距今约2Ma和约1Ma左右的更早期的粗面岩喷发过程。造锥阶段碱流质岩浆喷发持续时间可能在距今0.190～0.0192Ma