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的互动式喷发

天池火山的发展经历了钾质粗面玄武岩造盾、粗面岩-碱流岩造锥和全新世碱流质岩浆的爆破喷发.钾质粗面玄武岩在天池火山锥体外围呈"裙状"分布,不整合覆盖在中生代花岗岩风化壳或砾石层之上,其时代介于2.0～1.2 Ma的早更新世.造盾结束之后,约1 Ma后钾质粗面玄武岩在地壳岩浆房经历了岩浆结晶分异作用.     

长白山天池老虎洞期火山活动地质特征及成因意义

长白山天池火山老虎洞期火山活动发生在更新世晚期白头山组碱性粗面岩喷发之后,火山活动的产物主要为玄武岩质火山碎屑岩和少量玄武岩质或粗面岩质熔岩;老虎洞组火山岩的稀土元素地球化学特征介于早期玄武岩和气象站组碱流岩两者之间,将二者有机地联系在一起,使整个天池火山岩的演化趋势更加清晰。老虎洞组火山岩的存在充分证明了天池火山的粗面岩类与该区早期的大量玄武岩具有成因联系。长白山天池火山活动的成因并非简单地用西太平洋板块的俯冲作用所能解释的。     

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。     

长白山天池火山的岩石矿物学特征——对结晶分异过程和岩浆混合作用的启示

本文对天池火山玄武岩盾,粗面质-碱流质层状锥体以及顶部的粗面质-碱流质碎屑岩类及熔岩的岩石矿物成分做了系统分析,发现在玄武岩类中的主要矿物组合为斜长石、富钙辉石以及富镁橄榄石,而粗面岩-碱流岩类的主要矿物组合为碱性长石、富铁的辉石及橄榄石,并开始出现石英、独居石以及大量的铁钛氧化物,符合结晶分异的演化趋势。同时在玄武岩类及粗面-碱流岩类中均存在不平衡矿物,再结合矿物环带的成分变化、矿物的熔蚀现象及不同特征的岩石条带等,认为天池火山在黑石沟玄武岩、第一、三造锥阶段粗面岩以及千年大喷发的浮岩中均存在岩浆混合作用。根据岩石学及年代学等特征,认为不同时期的玄武质岩浆来自同一地幔源区,经不同程度的结晶分异作用形成,前造锥阶段及造锥阶段的岩石由不同阶段的玄武岩演化而来,全新世的碱流岩类则由造锥阶段粗面岩类演化而来。     

长白山天池火山全新世喷发与岩石地球化学特征

全新世以来长白山天池火山以爆炸式喷发为特点,其喷发物包括空降堆积浮岩、熔结凝灰岩和碎成熔岩,除了极少量粗面质成分（SiO2<65％）,均属于碱流质火山碎屑岩（SiO2＝70%～73％,K2O+Na2O=10%～11%）。火山岩的矿物学（造岩矿物和残余矿物）和主微量元素、SrNd同位素地球化学研究表明,天池火山全新世火山岩与造锥阶段、造盾阶段火山岩是同源（幔源）岩浆演化的产物,全新世火山岩都具有强烈而相似的Eu、Ba、Sr、Ti负异常,指示了岩浆演化主要受斜长石的强烈分离结晶作用控制。     

长白山天池火山造锥阶段玄武质火山活动期次划分及成因探讨

在天池火山造锥阶段,长白山火山区玄武质火山活动频繁。文章在野外调查的基础上,通过年代学及地球化学研究,对其活动期次进行划分,并探讨其岩浆来源与演化。天池火山造锥阶段的玄武质火山岩主要呈火山渣锥或小型河谷玄武岩形式分布,其形成可划分为两期:一期为老房子小山期,形成时限为0.87~0.54 Ma,属碱性岩石系列;另一期为老虎洞期,形成时限为0.34~0.1 Ma,属碱性岩石系列和拉斑岩石系列。地球化学特征显示,碱性系列玄武岩具高Al、Ti、K、P和低Mg特征,拉斑系列玄武岩具高Mg、富Fe、Ca和低Na特征;二者稀土和微量特征较为一致,稀土元素配分曲线呈右倾型,略显正铕异常,并富集Ba、K、Pb、P、Ti,亏损Th、U、Sr,但拉斑系列玄武岩的稀土元素和微量元素含量及轻重稀土分馏强度均低于碱性系列。天池火山造锥阶段形成的玄武质火山岩均来源于进化岩浆,具有同源特征,经历了一致或相似的演化过程,岩浆房赋存位置相当于上地幔—下地壳的过渡部位,结晶分异岩浆作用显著、地壳混染作用微弱,其成分变化受控于多期次结晶分异作用和早期结晶再循环的岩浆作用过程。     

长白山天池火山粗面岩成因与岩浆房系统演化

长白山天池火山是典型的大陆板内碱性火山,岩石组合以玄武岩盾和粗面岩、碱流岩等碱性岩为主。为厘清天池火山粗面岩的形成过程,本文在综合前人研究的基础上,结合本文新发表数据,检验了粗面岩的成因。研究结果显示天池火山粗面岩不可能由古老的华北克拉通下地壳部分熔融形成,也不符合造盾玄武岩部分熔融的模式。通过主量元素、微量元素定性和定量计算后认为粗面岩是由进化玄武质岩浆(玄武粗安岩)经历了分离结晶作用所形成,粗面岩形成过程中岩浆遭受了地壳混染,并且具有高n(~(87)Sr)/n(~(86)Sr)和低n(~(87)Sr)/n(~(86)Sr)两种截然不同的混染趋势。结合岩相和层序信息,作者认为两种演化趋势是上地壳岩浆房系统变化的反映。早期玄武质岩(头道白山期)上侵至上地壳演化,因与上地壳直接接触,沿高n(~(87)Sr)/n(~(86)Sr)趋势演化。随着岩浆房接受补给,岩浆房逐渐增大,新侵入的岩浆与地壳被早期岩浆房结晶形成的岩浆房壁所隔挡,使得年轻粗面岩和碱流岩只与早期粗面质岩浆的残留体等进行物质交换,最终沿着低Sr同位素比值趋势演化。     

青海尕林格南地区火山岩地球化学特征及锆石U-Pb年龄

在东昆仑山脉西段祁漫塔格山中东部的尕林格南地区发育一套火山岩,调查显示火山活动爆发相→溢流相相间的韵律周期较明显,见由玄武质含火山角砾凝灰岩→玄武岩、玄武质凝灰岩→安山岩、安山质角砾凝灰岩→安山岩,以及安山质含火山角砾凝灰岩和安山岩质凝灰岩→玄武岩组成的4个韵律。根据研究区安山质火山角砾凝灰岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄222.2±2.1Ma,将该火山岩地层由前人划分的顶志留统—下泥盆统契盖苏组火山岩段重新厘定为上三叠统鄂拉山组。岩石地球化学研究结果表明,该套火山岩属于亚碱性钙碱性系列岩石,具有富钾、同源岩浆演化的特点,并具弧火山岩和碰撞火山岩的地球化学特征,为陆内造山作用下的产物,较好地记录了东昆仑祁漫塔格造山带在晚三叠世岩浆演化的地质信息。     

云南主要双峰式火山岩及相关矿产资源

云南双峰式火山岩时空分布较为广泛,贯穿云南及整个西南"三江"地区的地质发展演化过程,并伴有各具特色的矿产。本文基于前人的研究资料,总结了云南主要的双峰式火山岩的时空分布和相关矿产资源的情况,并讨论与双峰式火山岩有关的地质构造背景。总结出在地质历史演化过程中,云南主要分布有:(1)元古宙:滇中地区中元古代大红山群、河口群、东川群、昆阳群中的碱性火山岩及细碧-角斑岩类火山岩组合,新元古代与苏雄组同期的双峰式火山岩;(2)早寒武世梅树村期:扬子地台西缘玄武岩和凝灰岩等火山喷发记录;(3)中—晚志留世:滇西普洱大平掌铜多金属矿区大凹子组(S2+3d)细碧岩-石英角斑岩建造;(4)中—晚泥盆世:滇西北德钦羊拉里农组(D2+3l)碎屑岩夹双峰式火山岩+碳酸盐岩;(5)早三叠世:金沙江造山带攀天阁组(T1p)流纹岩+崔依比组(T1c)玄武岩(细碧岩或蚀变玄武岩)组成的"双峰式"火山岩,滇西洱源岩群双峰式火山岩;(6)中—晚三叠世:澜沧江造山带中南段忙怀组(T2m)流纹岩、流纹英安岩、流纹质火山碎屑岩、少量玄武岩和小定西组(T3x)玄武质火山碎屑岩以及芒汇河组(T3mh)玄武岩、流纹质火山碎屑岩组成的双峰式火山岩;(7)古近纪:剑川组(E2j)碱性玄武岩-粗面质火山角砾岩组合等7个阶段的双峰式火山岩,其地质构造背景各异,并伴有各具特色的矿产。这些双峰式火山岩可以作为制约云南及整个西南"三江"地区关键地质演化和成矿事件的标志性地质现象,是研究其地质构造背景和成矿作用的重要依据。     

长白山天池火山岩浆演化——来自主矿物成分的证据

长白山天池火山岩的主要矿物成分为橄榄石、辉石、长石和铁钛氧化物，经电子探针测试，其成分变化特征明显，自造盾阶段一造锥阶段一全新世喷发，橄榄石中铁含量增加，一直达到铁橄榄石的端元组分；单斜辉石中铁质和钠质含量增加；长石则从基性的拉长石向含钾、钠渐高的歪长石和透长石演化；铁钛氧化物含量则明显减少。三阶段斑晶矿物成分的变化反映了天池火山近200万年来岩浆演化的完整系列，符合分离结晶作用的演化趋势。     

长白山天池火山造锥喷发岩浆演化系列与地层划分

根据天池火山岩的岩性特征、化学成分和产状,把火山造锥喷发划分为4介阶段,同时描述了各个阶段喷发特点和演化规律。将岩浆演化划分为早晚两个旋回,描述了每一旋回的特点及岩性。最后把天池火山地层进行了划分并同邻区地层进行了对比。     

长白山火山岩浆柱岩浆上升作用过程

长白山火山岩浆柱是一个在长白山区地下总体呈串珠状排列的向东南倾斜的层状富岩浆集合体,岩浆柱宽度宽者300～500 km,窄者30～50 km,深度延伸可达上千km。在这个岩浆柱内,热物质聚集与挥发份富集可以发生部分熔融而形成不同成分与密度的岩浆,岩浆聚集上升至某个深度时的停滞聚集又可形成水平向扩展的岩浆房,压力作用下岩浆房内岩浆演化出密度较轻的岩浆则可进一步上升直至喷出地表。天池火山的母岩浆粗面玄武岩来自地幔岩浆库,由其演化形成的碱型系列粗面岩类和碱流岩类岩石则来自地壳岩浆房。拉斑玄武岩系列的偏酸性岩石来源的地壳岩浆房与碱型系列碱流岩来源的地壳岩浆房深度位置也不相同。天池火山造盾玄武岩TiO2含量和SiO2含量之间反相关关系不能单纯用岩浆房分异结晶来解释,TiO2含量较高的样品代表了源区地幔的较低熔融程度的熔体,而低程度熔融的岩浆来源于更深的位置。玄武质岩浆“熔融结束”的深度随时间的增加而增加的过程控制了岩浆形成深度随时间的增加而增加并且岩浆形成速率随时间的增加而降低的规律。天池火山碱流质岩浆房千年大喷发时岩浆超压极大值Δpmax=625 MPa,层状岩浆房半径35 km,喷出岩浆层厚700 m,喷出岩浆体积30 km3;粗面质喷发的岩浆房超压极大值Δpmax=15 MPa以上。天池火山千年大喷发时临界喷发熔体黏度μcritm>27×1010 Pa·s-1,碱流质岩浆是从一个粗面质岩浆母体经几万年的结晶分异时间演化得来的。气象站寄生火山活动喷发前临界熔体黏度μcritm=12×1011 Pa·s-1,这极高的熔体黏度与喷发物中含有大量晶体与气泡相吻合。千年大喷发级别的大规模喷发周期上万年,远大于小规模喷发几百年以内的时间周期。天池火山作用造盾阶段因为玄武岩都直接喷出了地表,多数传导与扩散的岩浆热都没有用于加热深地壳,所以早期加热效率不高。在1～16 Ma之后造锥阶段在深地壳内形成残余的部分熔融带并阻止了玄武岩的喷发,系统的热效率变得很高,残余熔体生产率也就得到了加速。全新世造伊格尼姆岩喷发阶段大量的演化的碱流质残余熔体因重力不稳定而侵入上地壳内,并且形成大得足以引起造破火山口喷发的岩浆房。     

辽宁凌源-三十家子一带义县组火山岩地球化学及构造环境分析

凌源-三十家子一带,晚侏罗—早白垩世时期火山活动强烈,火山岩堆积面积较大,特别是早白垩世义县旋回时火山岩堆积厚度大于666m.玄武岩属碱性玄武岩系列,钾质偏高.岩浆由基性—中性—酸性演化,具多期次喷发特点.火山岩成分主要为中基性亚碱性火山熔岩及碎屑岩.义县组火山岩为活动大陆边缘靠近大陆一侧的火山喷发,具有陆壳加厚的特征.     

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     

新疆巴里坤县老爷庙、额仁山一带晚古生代火山岩

老爷庙-额仁山一带发育3套性质不同的火山岩，通过对其岩石组合、岩相、古火山机构特征的详细观察及岩石学、岩石化学、地球化学的研究，晚泥盆世老爷庙组火山岩为玄武岩-安山岩组合，发育盾状和层状火山，属海相环境，为板块消减带岛弧型高铝玄武岩；晚石炭世-早二叠世哈尔加乌组火山岩为陆相火山岩，岩石组合为安山岩．英安岩-流纹岩，以爆发相为主，常形成破火山及锥状火山机构，为陆-陆碰撞造山期火山岩；早二叠世中晚期卡拉岗组火山岩为一套以酸性为主的陆相火山岩，喷溢相发育，常形成穹状古火山机构，岩石组合为英安岩-流纹岩，为造山期弛张期火山岩，3套火山岩为板块不同阶段的火山岩，从老爷庙组火山岩→哈尔加乌组火山岩→拉岗组火山岩，岩石向酸性演化，地壳成熟度愈来愈高，南混合壳转化为陆壳．     

碧口群火山旋回及其地质构造意义

通过详细的野外剖面观察和室内岩石地球化学研究,将碧口群火山岩划分为3个火山旋回,每个旋回下部为基性火山岩(细碧岩及细碧质凝灰岩),上部为酸性火山岩(石英角斑岩或石英角斑质凝灰岩).基性火山岩富集LREE及LIL.第一旋回基性火山岩属碱性系列,第二、三旋回基性火山岩属拉斑玄武岩系列.基性火山岩浆形成于与洋岛玄武岩类似的地幔柱源,其中第三旋回基性火山岩浆晚期受岩石圈地幔混染;酸性火山岩为地壳重熔作用的产物.碧口群火山岩属大陆裂谷双峰式火山岩系,是中一新元古代扬子地块北缘大陆拉张作用的产物.这种拉张作用是秦岭造山带从震旦纪开始的大规模扩张作用的先兆.