封面介绍——长白山天池

<正>长白山天池位于吉林省东南部、长白山主峰火山锥体的顶部,是中朝界湖。因其所在水面海拔2 149 m,故被称为"天池"。它是中国最大和最深的火山口湖。1702年,长白山火山喷发后,火山口积水形成了天池。天池呈椭圆形,周长13.1 km,南北长4.85 km,东西宽3.35 km,湖面面积10 km2。天池蓄水20亿m3,是一个巨大的天然水库。在天池周围环绕着16个山峰。长白山天池火山是目前我国境内保存最为完整的新生代多成因复合火山。长白山火山活动经历了造盾     

长白山天池火山的前世今生——近代火山活动与人类社会可持续发展(二)

<正>1简述长白山天池火山位于中国吉林省东部、地跨中、朝边境,火口缘最高峰海拔2771 m,整座火山属长白山的主峰地带。除火山口天池南半部及其火山口缘划归朝鲜外,整座火山的大部分属于中国。天池火山口湖南北长4.4 km,东西宽3.37 km,水面积9.82 km2,水面海拔2189.1m,水深平均204 m,最深373 m,     

长白山天池火山水热活动及气体释放特征

长白山天池火山属于新生代大型多成因复式火山,位于吉林省东部中-朝边境上。天池火山周围水热活动比较强烈,主要的水热活动区有天池北部的长白温泉群、天池湖滨温泉和天池西南的锦江泉群。长白聚龙泉群水温较高,一般为70～83℃,湖滨温泉水温20～40℃,锦江泉群水温为58℃左右。长白聚龙泉群水热活动相对更为强烈。在水热活动区,地下气体活动也相当强烈,地下释放气体的主要成分是CO2,同时含有稀少气体He、Ar和微量气体H2、CH4及少量O2和N2。长白和锦江两处泉群的地下释放气体中,其气体同位素地球化学特征表明,两处     

长白山火山活动历史、岩浆演化与喷发机制探讨

广义的长白山火山在我国境内包括著名的天池火山、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。图们江火山和望天鹅火山活动都始于上新世,喷发活动分别介于上新世—中更新世（5.5~0.19 Ma）和上新世—早更新世（4.77 ~2.12 Ma）。天池火山和龙岗火山属于第四纪火山,喷发活动从早更新世（~2 Ma）持续到全新世。图们江火山岩为溢流式喷发的拉斑玄武岩,望天鹅火山、天池火山和龙岗火山母岩浆都是钾质粗面玄武岩,但经历了不同的演化过程。天池火山和望天鹅火山都经历了钾质粗面玄武岩造盾、粗面岩造锥和晚期碱性酸性岩浆（碱流岩和碱性流纹岩）的喷发;龙岗火山来自地幔的钾质粗面玄武岩浆则未经演化和混染直接喷出地表。图们江火山岩以溢流式喷发的拉斑玄武岩为主,少量玄武质粗安岩等。天池火山造盾之后,地壳岩浆房和地幔岩浆房具互动式喷发特点,来自地幔的钾质粗面玄武岩浆一方面在天池火山锥体内外形成诸多小火山渣锥,另一方面持续补给地壳岩浆房发生岩浆分离结晶作用和混合作用,分别导致双峰式火山岩分布特征和触发千年大喷发。火山岩微量元素和Sr-Nd-Pb同位素示踪揭示,长白山东（图们江火山、望天鹅火山和天池火山）、西（龙岗火山）两区显示地幔非均一性,东区岩浆源区具有软流圈地幔与富集岩石圈地幔混合特征,西区岩浆源区具有相对亏损的较原始地幔特征。西太平洋板块俯冲—东北亚大陆弧后引张是长白山火山活动的动力学机制。     

长白山天池火山——多成因中央式火山

长白山天池火山属新生代多成因中央式火山,也是我国最大的一座具潜在危险的活火山。火山主体由早期玄武岩盾、中期粗面岩锥和晚期伊格尼姆岩席组成。天池火山布里尼喷发柱高度最高达25 km,柱体最大宽度为半径12～13 km。天池破火山口塌陷过程可以分为四期,分别位于造锥喷发阶段和造伊格尼姆岩喷发阶段。本文对天池火山未来可能的火山灾害类型及范围也作了初步预测。     

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。     

长白山天池火山千年大喷发期后火山泥石流沉积特征及其源-汇响应关系

源于长白山天池地区的火山泥石流沉积可分为粗碎屑岩块(岩屑)泥石流和细碎屑浮岩泥石流,它们沿二道白河和松花江水系搬运的路径为从距天池火山口40km的三合水电站经过丰满大坝(360km)和吉林市(380km)到小白旗屯(450km),形成广泛的沉积区域。这两类火山泥石流的沉积成因有两种解释:一是形成于千年大喷发同期,是由一次性洪水事件搬运和沉积形成的;二是形成于千年大喷发期后经过多次搬运和沉积的产物。两个模式的共同问题是都没有考虑天池当时是否有水及其蓄水过程。后一模式在某种程度上,还回避了导致岩屑与浮岩两类泥石流频繁互层的沉积物源和水动力条件以及二者的转换机制,而这恰恰是关于泥石流沉积成因的基本要素。通过重新研究火山泥石流经典剖面(位于天池西北57.73km的水田村),作者发现本区火山泥石流沉积存在明显的物源剥蚀区与沉积堆积区的反剖面关系。即无论是粒径32～500mm的粗碎屑还是0.0625～16mm的细碎屑,成分自下而上(或沉积早期到晚期)呈现规律性变化:剖面下部的碎屑成分以浮岩为主(浮岩在物源区位于顶部),向上粗面岩和玄武岩明显增多(在源区它们位于浮岩之下),而沉积序列上部的碎屑成分是在物源区处于较深层位的岩脉辉绿岩和基底流纹岩。整个序列碎屑成分的沉积分异特征明显。沉积构造和岩相组合特征显示,该火山泥石流剖面的下部和上部碎屑粒度细、分选较好、成层性好、水平状层理发育,主要表现为环境较为稳定的以地面径流为主的河流相和末端扇相背景沉积;中部粒度粗、成层性差、主要表现为突发性洪水作用导致的洪积相事件沉积。沉积序列中频繁出现的冲刷面构造指示水流强度曾出现周期性的快速增加。自下而上冲刷面规模由小变大再变小,指示水流强度由弱变强再变弱。为了探讨天池的积水条件和蓄水过程,作者基于达西定律和质量守恒原理,模拟计算降水量、蒸发量、地表径流量、火山机构整体的平均渗透率和天池积水速率之间的关系。结果显示,当天池火山机构平均渗透率高于6m D(毫达西)时,天池地区降水量减蒸发量即使高达2000mm/y,水亦会全部渗流而出,因此天池不存在积水环境。当降水量减蒸发量小于1500mm/y时,则天池火山体平均渗透率需要小于4m D,天池才可能在200年之内集满现今的水量。当天池降水量减蒸发量小于1000mm/y时,天池火山体平均渗透率需要小于2.5m D,天池才可能在200年之内集满现今的水量。将水田村火山泥石流沉积序列与天池蓄水过程计算结果加以对比,我们提出本区火山泥石流沉积序列的另一种成因解释:(1)这是形成于千年大喷发之后的以地面径流或河流为主的背景沉积与洪水导致的突发性事件沉积互层的序列;上部和下部的细碎屑层主要表现为背景沉积,中部的粗碎屑岩块泥石流主要表现为洪流事件沉积。(2)下部的背景沉积可能对应于天池千年大喷发之后的持续积水过程,时间可能不少于200年;而上部的背景沉积则对应于本区的水系和地貌逐渐稳定并接近于现今条件的稳定型河流沉积。结合天池北坡和西坡古老树木年轮指示的沙松冷杉生长年代(公元1749-1768)同时考虑松柏类植物对水系和地貌稳定性较为敏感等因素,推测上部沉积环境趋于稳定的时间应该不晚于公元十八世纪初。     

基于简化Newmark模型的长白山天池火山诱发崩塌滑坡危险性评价

火山喷发过程所伴生的地震活动会诱发大量的崩塌滑坡次生灾害,其所造成的人员财产损失甚至超过火山活动本身。2002年以来长白山天池火山区地震活动的异常,表明火山深部的岩浆正在发生变化,天池火山存在喷发的危险。地震崩塌滑坡的危险性区划是降低生命财产损失的有效手段。将火山伴生地震作为崩塌滑坡灾害的诱发因素并据此设置地震参数,利用简化的Newmark累积位移模型,考虑地形因素对地震的放大效应,对长白山地区天池火山喷发下次生崩塌、滑坡灾害的危险性进行评价。通过探讨不同地震震级下的危险性分区结果,认为不同地震参数的设置对危险性分区结果没有影响。将研究区划分为极高、高、中等、低、极低等5个危险等级,其中,极高危险区主要分布在3个区域:以天池口为中心,40km为半径的范围内;沿江乡—两江镇—松江镇条带区域;长白县境内鸭绿江沿岸区域。     

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。     

长白山天池火山CZK07钻所揭示的火山地层层序和火山作用特征

长白山天池火山是地球上最大的活火山之一,其形成演化过程复杂。本文在对天池周边工程钻岩芯资料系统整理的基础上,以本次在北坡"U"形谷中开展的CZK07钻岩芯为研究对象,揭示天池火山白头山期火山锥体之下的火山喷发物物质组成和火山地层层序变化特征,分析火山活动过程中伴生火山作用的表现形式及断裂构造的活动特征。CZK07钻岩芯较全面地记录了天池火山早期活动、早期造盾、晚期造盾和造盾之后前造锥阶段火山活动的火山地层层序。其中天池火山早期活动记录由蚀变较强的流纹岩组成;早期造盾由军舰山组橄榄玄武岩夹辉石玄武岩组成,形成于上新世;晚期造盾由漫江组粗面质(橄榄)玄武岩夹粗面岩组成,形成于早更新世早期,且至少存在3期火山活动;造盾之后前造锥阶段的火山喷发物由小白山组粗面质熔岩及碎屑岩组成,形成于早更新世晚期。伴生的火山作用记录表现为造盾晚期的玄武质次火山活动,造锥阶段的粗面质次火山活动及伴随发生的蚀变和隐爆现象,及全新世大爆发阶段的隐爆角砾、热液蚀变和次火山活动等现象。天池火山地区晚新生代以来高角度张剪性断层的活动强烈,推测与"U"形谷的形成密切相关。     

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。     

长白山天池火山近代喷发中气象站组熔岩—碎屑岩流研究

中晚全新世以来,长白山天池火山的活动多为爆炸性喷发和形成火山碎屑流,熔岩流出较少,气象站组熔岩—碎屑岩流则是为数不多的熔岩溢流活动之一,它是天池火山一个寄生火山的喷发产物。气象站组熔岩—碎屑岩流的岩性为碱流岩质,岩浆粘度大,流动缓慢。据研究其喷发时间大约4 ka BP,应属天池火山的近代喷发产物。     

长白山地区新生代火山活动分期

本文所指长白山地区新生代火山活动,除白头山之外;还包括长白山南坡鸭绿江上游;北坡图们江、松花江上游和长白山西麓龙岗山脉中段,即龙岗火山群中的火山活动。这里新生代火山岩分布面积13000km~2,大小火山二百多座(图1)。     

长白山天池火山千年大喷发火山碎屑流堆积相特征

发生于公元946年的长白山天池火山千年大喷发（Millennium Eruption,ME）形成的火山碎屑堆积物体积高达100~172km³,并可分为大规模的ME-Ⅰ和小规模的ME-Ⅱ两个喷发阶段。通过对围绕长白山天池火山53个典型露头剖面进行火山地质测量（单元构成、垂向堆积序列和堆积特征）,结合筛析法粒度分析、偏光显微镜成分分析,刻画了长白山千年大喷发火山碎屑流堆积物特征,探讨了相和亚相划分,并建立了火山碎屑流搬运和堆积模式。根据火山碎屑的堆积特征,将长白山千年大喷发火山碎屑流堆积分为峡谷充填火山碎屑流相（包括块状峡谷充填亚相和层状峡谷充填亚相）和火山碎屑流冲击扇相（包括扇头亚相和扇体亚相）等两相四亚相。峡谷充填火山碎屑流相主要发育在天池火山锥体周缘距离喷发中心8~23km左右范围内（坡度在15°~60°之间）的火山U型谷中;火山碎屑流冲积扇相主要发育在距离喷发中心23~45km左右范围内,地形相对平缓的熔岩台地处（坡度在5°~15°之间）,火山碎屑流的搬运不受地形限制,一般形成较大纵横比扇状堆积。块状峡谷充填亚相和扇体亚相以块状混杂堆积为主要特征,而层状峡谷充填亚相和扇头亚相则以多火山碎屑流单元垂向叠加为主要特征。多单元叠加现象是由搬运过程中火山碎屑流单元发生分离增生作用形成。根据火山碎屑流的最大分布范围和厚度,如果再次发生与长白山千年大喷发类似规模的普林尼式喷发,至少距长白山天池火山喷发中心45km范围内具有巨大的火山碎屑流灾害风险。该研究有利于进一步深入认识长白山千年大喷发火山碎屑流堆积物的空间分布特征和相变规律,对火山碎屑喷发灾害的预防具有指导作用。     

长白山火山公元1199～1201年喷发的历史记录

长白山天池火山是世界著名的火山之一,是我国规模最大、最具有潜在喷发危险的一座近代活动火山。目前,国内外许多火山学者为了研究天池火山最近一次大喷发年代问题,做了大量工作,并取得了一些年代资料,但一直没取得有关这次大喷发历史记载的证实。笔者等再次收集和查阅了一亿七千万字的文史古籍资料,通过整理、筛选、考证、对比和分析处理, 发现了长白山天池火山,于公元1199～1201年一次大喷发的历史记录。这对于长白山天池火山未来喷发危险性的研究具有重要的意义。     

从神话、传说与文字记录中探索中国活火山喷发的信息

火山喷发文字记录资料的考证可以给出历史上火山喷发的最为准确的时间限定，对喷发过程、灾害效应也都可给出极为详细、准确的措施。长白山天池火山喷发的满语资料是除了汉语、朝语之处另一种极为重要的资料来源，目前已从有关满语神话传说中得到了若干有重要意义的火山与火山学信息。本文列出了3类、14条天池火山喷发的神话与传说，从中可以得知数千年以来天池火山发生过多次猛烈的与温和的周期性的喷发。天池火山喷发与火山泥石流、喷发后洪水泛滥有密切关系，泛滥物波及到距离天池火山460km以过的嫩江流域及珲春一带。在中国近代史上还有若干次火山喷发记录，经考察较为确定的1951年昆仑山西部于田县卡尔达西火山喷发是一次地下岩浆上侵、地表汽爆炸与喷发的火山喷发事件。     

松辽盆地三台地区下白垩统营城组珍珠岩地质特征与成因

三台地区北山珍珠岩产于营城组一段,出露面积约0.62 km², 厚度超过30 m。野外掌子面可见珍珠岩与膨润土、隐爆角砾岩、流纹岩共生。研究区珍珠岩可分为枕状球状珍珠岩、具流纹构造（块状）珍珠岩、角砾状珍珠岩、珍珠质集块岩。珍珠岩中含角闪石和辉石斑晶,基质脱玻化明显,出现球粒结构和微晶(骸晶)结构。珍珠岩与其他岩石的序列关系为珍珠岩-膨润土-隐爆角砾岩-流纹岩。岩相序列关系为侵出相-火山通道相-喷溢相。研究区珍珠岩是水下快速冷却形成的,其形成可以分为3个阶段。第一阶段（塌陷火山湖-爆发阶段）,早白垩世在三台地区形成了陆相塌陷火山湖,并发生火山爆发,形成凝灰岩（水平层理发育）。第二阶段进一步分为3个亚阶段：水下侵出亚阶段,在断陷湖盆中发生火山喷发,由于盆地内水体的骤冷作用,形成大量的珍珠岩（火山玻璃质熔岩）和部分流纹质熔岩;隐爆亚阶段,形成流纹质隐爆角砾岩;喷溢亚阶段,形成流纹岩。第三阶段（部分膨润土化阶段）,在火山喷发间歇期由于大气降水补给的地下水,在碱性条件下对珍珠岩进行水化,但珍珠岩层处于相对封闭条件,没有充分的水介质活动,珍珠岩部分（表层、裂缝处）转化为膨润土。     

天池火山漫江期双峰式火山活动特征及成因探讨

正长白山天池火山位于吉林省东部的中朝边境地区,为地球上最大的活火山之一。前人将其形成演化划分为玄武质火山岩造盾、粗面质火山岩造锥和碱流质火山大爆发3个演化阶段。本文所讨论的漫江期属天池火山造盾晚期(2~1Ma)。本期火山活动的产物为漫江玄武岩,相当于白山玄武岩层位,时代为早更新世早期。2013年,沈阳地质矿产研究所首次在天池火山地区开展了以科学研究为目的钻探工程,其中CZK07钻位于北坡"U"形谷中,距天池北泄口约     

长白山天池火山公元1199—1200年大喷发历史记载的发现及其意义

长白山天池火山是世界著名的火山之一,是我国规模最大、最具有潜在喷发危险的一座近代活动火山。目前国内外许多火山学者为了研究天池火山最近一次大喷发年代问题,做了大量工作,并取得了较为精确的＾１４Ｃ年代资料,但地直未取得有关这次大喷发历史记载的证实。本文通过再次收集和查阅上千万字的文史古籍资料进行整理、筛选、考证和分析,首次发现了白头山天池火山于公元１１９９￣１２００年间一次特大喷发的历史记载。这对于长     

相山及其邻区火山岩岩性特征及成因探讨

赣杭构造带西南端相山等七个火山盆地中的主体火山岩(J3e)的地质概况见图1。根据它们的地质产状、岩性特征及形成机理不同、可以区分两种主要岩性:相山、玉华山和礼陂为一类,属于火山碎屑熔岩类;高家、林家、谙源、谭港为另一类,属于流纹质弱熔结凝灰岩,此外,还有流纹质晶屑凝灰岩和流纹质火山角砾岩。对相山来说,目前,可以观察到的有火口湖碎屑熔岩、岩流碎屑岩和岩颈碎屑熔岩。由于碎屑在熔岩湖所特有的对流条件下,碎屑降落到泡沫融熔状的熔岩中,被熔岩胶结,在火山湖中则形成火山湖碎屑熔岩。