全球火山灰年代学研究概述

火山灰年代学是第四纪地质学与火山学相互交叉的新兴领域,近些年来相关研究受到了越来越多的重视.序列火山灰层的建立可以用于理解火山喷发频率,估算不同期次火山喷发的喷发规模,同时,火山灰的地球化学组成可以用于揭示火山源区特征.大规模火山喷发产生的火山灰可以沉降在距离火山口相对较远的地区,远源火山灰与近源火山灰的综合对比研究,可以建立更加完整的火山喷发序列.一方面,如果远源沉积物中火山灰层年龄已知,那么相应沉积环境的年龄框架可以得到优化;另一方面,如果沉积物中火山灰层年龄未知,那么此沉积物模式年龄也可以用于限定火山灰层的年龄,即对应火山喷发的年龄.因此,这可以解决近代火山喷发定年难的问题.火山灰层相对其他地质事件可视作为一个等时界面,一些火山喷发产生的火山灰可以在广大区域内沉降,因此形成了广泛区域的等时参考,结合区域古气候记录,可以实现区域气候变迁的探讨.根据目前国际最新的火山灰年代学研究进展,为今后我国相关研究提出启示.     

地下之“火”，福祸相依——火山活动对农业生产的影响

<正>2022年1月15日,南太平洋岛国汤加的海底火山剧烈喷发引发了全球的关注。火山喷发形成了高度达20千米的蘑菇云,喷出的大量火山灰不仅对当地通讯和交通造成了严重影响,也使不少人担心在全球农产品低库存背景之下,火山灰弥漫会对农业生产造成严重冲击。这种担心是否有依据呢？     

长白山千年大喷发泉阳泥炭沉积物记录

长白山千年大喷发火山灰覆盖面积极广,广泛分布于日本海及日本半岛等地,在9 000km以外的格陵兰地区也有这层火山灰的产出,是1个非常重要的等时标志层。文中在长白山NW约45km泉阳泥炭沉积物(64cm)中发现一火山灰层,放射性14C定年结果为886—1013cal AD(95. 4%),火山玻璃主量元素的地球化学特征显示其为碱流质,与长白山千年大喷发火山灰碱流质端元十分吻合,确定为长白山千年大喷发的产物。文中的研究结果说明,这次火山喷发产生的火山灰向NW向已经飘散至约45km以外的泉阳地区,另外,鉴于火山灰中浮岩颗粒粒径可达0. 3cm,说明此次火山喷发产生的火山灰可能向W飘散至更远的地区,从而在更广大的区域上形成等时标志层。千年大喷发泉阳泥炭火山灰与四海龙湾、日本等地以及格陵兰冰芯中的火山灰具有不完全一致的火山玻璃主量元素组成,泉阳泥炭中的火山物质在成分上与典型的空降浮岩有所不同,而是与此次火山喷发的松散火山碎屑流更为接近。     

东北龙岗火山区孤山屯泥炭中显微火山灰的发现及其意义

孤山屯位于东北龙岗火山区,距离长白山天池火山200km,在沉积物深度40～43cm处发现少量火山灰颗粒,其形态不规则,呈多气泡状、薄板状、尖角状结构,属原生火山灰。电子探针分析结果显示其属于碱流质火山喷发,而不同于龙岗地区第四纪火山活动的特征。通过AMS14C年龄所建立的年龄模式推断孤山屯沉积物深度40～43cm(即发现火山灰的层位)处的年龄应为260～420calaBP,这与史料记载的天池火山公元1702年、1668年和1597年的喷发年龄较接近,而且公元1702年、1668年和1597年主要为碱流质岩浆喷发,与孤山屯沉积物中发现的火山灰的地球化学特征也相吻合,进一步证明孤山屯沉积物深度40～43cm处的少量火山灰应来源于天池火山千年大喷发后的公元1702年、1668年和1597年喷发。关于天池火山公元1702年、1668年和1597年喷发的记录比较少,这3次小规模的喷发发生于天池火山千年大喷发之后,且其喷发物的特征与天池火山千年大喷发的特征比较接近,却亦有不同之处。因此,在对沉积物中火山灰的探寻研究工作中,若发现了来自公元1702年、1668年或1597年的火山灰颗粒,可对其下部地层做更为细致的分样以及火山灰提取工作,这对未来在研究区域寻找长白山天池火山千年大喷发的记录有很大的帮助。如果天池火山大喷发的喷发物在龙岗火山区更多的沉积物中发现,便可在该地区建立非常稳固的火山灰年代地层学框架,为地层对比和追踪火山演化历史提供时间依据,最重要的是多种测年方法的应用可为记录气候环境提供准确的高分辨率时间标尺,而这对于过去全球变化研究亦非常重要。     

火山灾害及减灾措施

火山能产生多种灾害,火山喷发能够产生破坏性的岩浆流、火山碎屑和气体的高速崩塌流;大量的火山灰云可漂浮至几百千米远,严重影响喷气式飞机的飞行,危害人体健康并造成财产损失。     

利用单斜辉石和铁钛氧化物识别长白山千年大喷发火山灰

火山层的对比和源区识别取决于其年龄的相近和成分的相似,然而,一些成分变化较大的火山层,则较难实现火山灰的对比.长白山千年大喷发(公元10世纪中叶)产生的火山灰在俄罗斯远东、朝鲜半岛、日本和格陵兰冰芯等地均有出现,在第四纪环境与火山序列研究领域是一层极为重要的等时对比参考.但是,长白山西侧对于此层火山灰的成分特征有着较大的不一致性,很难实现区域内的对比分析,从而不能作为一个绝对的等时参考.本文对长白山千年大喷发近源的黑色和灰色浮岩中单斜辉石和铁钛氧化物矿物进行成分测试,同时得到了远源四海龙湾沉积物火山灰层中与火山玻璃共生的单斜辉石和铁钛氧化物微晶的成分.结果显示,四海龙湾玛珥湖火山灰具有与千年大喷发黑色浮岩一致的矿物组成,即为普通辉石-透辉石和钛磁铁矿的微晶,与灰色浮岩的富铁钙铁辉石和钛铁矿截然不同,说明四海龙湾中的火山灰应主要来自于千年大喷发黑色浮岩喷发阶段,即为粗面质的喷发阶段,而碱流质的灰色浮岩相关的火山玻璃占少数.本文单斜辉石和铁钛氧化物微晶方法为长白山千年大喷发火山灰对比分析提供了一个新的参考标准.     

汤加火山2022年喷发回顾——对国内火山监测研究的启示

2022年1月15日汤加一座海底火山发生了猛烈的爆炸式喷发,喷出大量火山灰、气体与水蒸气,并进入平流层,形成巨大火山灰云团,引起国内外广泛关注.本文对汤加火山的地质构造背景、喷发历史、喷发过程、灾害影响、喷发机理等方面进行综合分析,详述此次汤加火山喷发的过程及灾害影响,由此引申到当前国内活火山的活动状态.长白山天池火山...     

龙岗金龙顶子火山空降碎屑物数值模拟及概率性灾害评估

空降碎屑物为爆炸式火山喷发产生的一种重要的灾害类型,数值模拟已成为一个快速有效地确定火山灰扩散和沉积范围的方法。本文根据改进的Suzuki(1983)二维扩散模型,编写了基于Windows环境下的火山灰扩散程序。通过对前人资料的分析,模拟了龙岗火山群中最新火山喷发——金龙顶子火山喷发产生的空降碎屑物扩散范围,与实测结果具有很好的一致性,证实了模型的可靠性和参数的合理性。根据该区10年的风参数,模拟了7021次不同风参数时金龙顶子火山灰的扩散范围,以此制作了火山灰沉积厚度超过1cm和0.5cm时的概率性空降碎屑灾害区划图。本文的研究可为龙岗火山区火山危险性分析和灾害预警与对策提供重要的科学依据。     

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     

卫星遥感技术在火山灰云监测中的应用

在航空运输业蓬勃发展的背景下,火山喷发形成的火山灰云严重威胁着航空安全.遥感技术能够快速、准确获取地表和大气的变化信息,在火山活动监测中发挥着重要作用,逐渐成为火山灰云监测的重要手段.文中阐述了火山灰云对自然环境和航空安全的危害;以火山灰云遥感监测平台为例,系统地介绍了火山灰云遥感监测的遥感传感器类型和监测方法的发展概况;对中国火山灰云遥感监测的研究基础进行了评述;最后,对火山灰云遥感监测的发展进行了展望和思考.     

朝鲜半岛历史火山喷发记载

研究火山喷发现象的历史记载对确定历史火山喷发事件及其年代具有重要意义。根据朝鲜半岛历史文献,系统整理和研究历史火山喷发现象的记载后,得出如下认识:1)直观的历史火山喷发事件有公元1002年济州岛火山喷发、1007年济州岛以西近海火山喷发和1597年中国吉林长白县境内的望天鹅火山喷发。2)根据"雨灰"(火山灰)记载可确定的火山喷发事件分别发生在公元1265、1401—1405、1668、1673、1702年等,推测均为长白山天池火山喷发。3)公元1373年的"雨白毛"(火山毛)记载,推测为长白山天池火山喷发事件。4)公元1533年的"天火",若其为火山喷发物,则可能是长白山天池火山喷发。公元1601—1609年的"天火",可能是中国吉林龙岗火山喷发事件,或是长白山天池火山喷发事件。5)史料记载的"雨土"乃是黄土沉降现象并非火山灰。依据"雨土"提出的长白山火山喷发事件不成立。     

火山带给人类的是伤害还是美好?

<正>火山灾害是地球上最剧烈、最极端的自然灾害之一。大规模的火山喷发不仅会极大地改变火山周围数十公里范围内的地貌,其喷发产生的火山灰和火山气体还能够进入大气平流层,可能在短时间改变局部或者大半个地球的气候状况。受火山喷发的物理过程控制,火山灾害的类型多种多样,有来势汹汹的火山碎屑流和火山泥石流灾害,也有慢慢悠悠的火山熔岩流灾害,还有统治范围更广的火山灰灾害,更有"间谍"型的火山气体灾害。     

长白山天池火山气象站期喷发类型研究

全面系统地了解一座活火山的喷发特征与历史,对于预测其未来喷发形式及灾害性具有重要意义.长白山天池火山晚更新世或全新世以来存在3期大规模的喷发活动,天文峰期喷发与千年大喷发皆为典型的大规模的布里尼式爆炸喷发,而气象站期喷发方式却在爆炸式或溢流式的喷发类型上存在着激烈的争论.气象站期喷发物在遥感影像上表现为以气象站为寄生火口,向北流动长约5.4km,形貌上似一条熔岩流,但文中研究认为是小规模的脉冲式爆炸喷发而形成的岩层形态.主要依据为:1)岩石成分为高黏度的酸性岩浆;2)野外露头与剖面的薄层状堆积特征;3)晶屑的棱角状破碎形态;4)岩石的颗粒支撑结构.研究结果表明,气象站期的堆积物是爆炸喷发产生的碎屑物沿山坡以火山灰流的形式快速流动,在高温与高流速的剪切力作用下,火山灰流形成1套薄层状的熔结凝灰岩.因此,长白山天池火山晚更新世或全新世以来3期喷发活动均为爆炸式喷发,而非以前认为的爆炸-溢流-爆炸式喷发.     

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     

Toba火山喷发在南海沉积物中的记录——ODP1143站钻孔火山玻璃的证据

ODP 1143站最上部的3层火山灰深度(mcd)分别为5.55 m(本文称之为A层)、42.66 m(B层)、48.25 m(C层), 其厚度均为-2 cm. 微古生物资料初步限定它们的年龄分别为-0.07 Ma、-0.80 Ma和-1.0 Ma. 这些火山灰层主要由70-150 μm的火山玻璃碎屑组成. 电子探针分析结果的对比表明, 这3层火山灰分别与Toba第四纪3次火山喷发物(YTT, OTT及HDT)相对应. Toba火山喷发物在南海的发现暗示其喷发作用多发生在为南海夏季风期间, 喷发强度可能要比原先估计的更强.     

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     

T0ba火山喷发在南海沉积物中的记录 ——ODP 1143站钻孔火山玻璃的证据

ODP1143站最上部的3层火山灰深度(mcd)分别为5.55m(本文称之为A层)、42.66m(B层)、48.25m(C层),其厚度均为～2cm.微古生物资料初步限定它们的年龄分别为～0.07Ma、～0.80Ma和～1.0Ma.这些火山灰层主要由70～150μm的火山玻璃碎屑组成.电子探针分析结果的对比表明,这3层火山灰分别与Toba第四纪3次火山喷发物(YTT,OTT及HDT)相对应.Toba火山喷发物在南海的发现暗示其喷发作用多发生在为南海夏季风期间,喷发强度可能要比原先估计的更强.     

大兴安岭焰山、高山火山——一种新的火山喷发型式

在野外地质资料基础上,利用火山形态学方法,探讨了大兴安岭焰山、高山火山的喷发型式。结果表明,大兴安岭哈拉哈河-绰尔河火山群中的焰山和高山火山不同于斯通博利式喷发形成的火山,其早期爆破喷发的火山碎屑形成火山渣锥、空降火山碎屑席和小型火山碎屑流,晚期溢出大量熔岩。两火山具有较高大的锥体(标高200～300m以上),在结构上,松散火山砾、火山弹等构成下部的降落锥,熔结集块岩构成上部的溅落锥。由火山砾和火山灰组成的空降火山碎屑席分布在火山锥体周围。两火山溢出的熔岩经历了从结壳熔岩→翻花石→渣状熔岩的演变。根据喷发产物可推断焰山和高山火山具有以下喷发特征:爆破喷发形成持续的喷发柱→斯通博利式喷发→熔岩喷泉喷溢,其中以持续时间较长的喷发柱区别于典型的斯通博利式喷发。类似焰山、高山火山的喷发特征,在龙岗第四纪火山群、镜泊湖全新世火山群中也都有个例,这是中国大陆火山作用中一种新的喷发型式。     

2010年冰岛埃亚菲亚德拉火山喷发启示录——加强我国活动火山监测与研究刻不容缓

2010年3月开始的冰岛埃亚菲亚德拉火山喷发,火山灰肆虐欧洲,迫使很多机场关闭,航班取消,对世界的空中交通造成了极大的影响。本文分析了冰岛埃亚火山的喷发机制和灾害效应,回顾了近些年来我国在活动火山监测与研究领域取得的进展和存在的不足,强调了迅速加大我国火山监测与研究工作力度的重要性。     

水与火的激荡——汤加火山的故事

<正>2022年1月15日17时10分,南太平洋一个很小的岛国汤加发生了一次超级震撼的海下火山爆发,大量的火山渣、火山灰和巨量的水气从洪阿汤加-洪阿哈帕伊岛附近的火山口冲天而起,瞬间喷射到高空,几十分钟内就形成一个由火山灰和水气为主的直径达500千米、主体高度超过30千米、最高达到58千米的伞状云团,包括汤加主岛在内的多个岛屿完全笼罩在令人恐怖的火山灰云之中。主爆发一个小时后,