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     

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。     

长白山天池火山公元1014-1019年大喷发的历史记录

长白山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长白山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，但一直未取得有关这次大喷发历史记载的证实。笔者等通过再次收集和查阅了大量文史古籍资料，通过整理、筛选、考证、对比和分析处理，首次发现了长白山（白头山）火山，于公元1014～1019年间一次大喷发的历史记载。这对于研究长白山火山喷发历史具有重要的意义。     

长白山天池火山全新世大喷发挥发性气体释放量的分析和估算

火山喷发是地球上一种壮观的自然景象 ,火山喷发的同时一般都喷出气体 ,火山爆炸式喷发时巨量的气体被喷入空中 ,对全球气候造成较大影响。长白山天池火山于全新世发生过两次较大的爆炸式喷发 ,根据本文的分析和估算 ,后一次即天池火山公元 1199～ 12 0 1年的那次大喷发 ,逃逸到空中的挥发气体含量分别为 :CO2 约 (0 .31～ 1.5 6 )× 10 8t,S(主要是 H2 S和 SO2 )约 1.96× 10 7t,F2 约 7.86× 10 6 t,Cl2 约 (0 .78～ 6 .2 4)× 10 7t,对全球气候曾产生过重要影响     

长白山天池火山晚更新世以来的喷发活动：

应用高精度铀系不平衡TIMS法测定了吉林长白山天池火山岩锥体中上部的11个熔岩、浮岩样品的年龄，并据此划分出晚更新世、全新世以来6个喷发活动期次，分别为：＞350ka、70ka、18－25ka、10ka、4－5ka和1－0．75ka。此外，还介绍了铀系不平衡法火山岩年代学的基本原理和试验流程，讨论了样品封闭等问题。     

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。     

吉林长白山天池第四纪火山旋回性喷发与冰川作用的耦合关系

长白山天池火山喷发活动贯穿整个第四纪,旋回性明显,发育良好的冰川遗迹,为火山喷发与冰川作用的耦合性研究提供了有利条件.文章通过对长白山天池第四纪火山喷发旋回及火山岩分布特征研究,收集火山喷发年代学与冰期—间冰期旋回年代学数据,并利用卫片解译了火山喷发与冰蚀U谷的关系.在年代学数据的约束下,根据天池火山锥体周边广泛发育的U谷遗迹,将研究区冰川作用分为3个冰期:锦江冰期、漫江冰期和二道白河冰期,分别对应中国东部鄱阳冰期、大姑冰期和庐山冰期.长白山天池火山造锥阶段喷发形成的白头山组3个阶段(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),与上述3个冰期具有良好的耦合关系.天池内部冰斗为白头山冰期(即中国东部东山冰期,MIS4)产物,经黑风口冰期与气象站冰期(即中国东部蒙山冰期,MIS2)、全新世冰川作用及火山作用的双重改造,其基本特征保存至今.长白山天池冰盖消融导致的释压反弹,可能诱发了天池火山呈旋回性喷发.     

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。     

长白山天池火山熔融包裹体均一过程研究及地质意义

在长白山天池火山爆破式喷发作用产物中的玻璃包裹体均一过程中,某种类型的物相变化常常集中于某个特定的温度区间。包裹体中气泡变小的温度有两个富集区间：在875~975℃之间气泡开始有明显的减小,而在1025~1125℃之间,气泡减小则十分强烈。包裹体粒度较小时,其均一温度往往都要低一些;而粒度较大的包裹体,其气泡粒度往往也较大,这些包裹体一般情况下都较难均一,有时甚至根本就不能均一。     

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。     

长白山天池火山区地下热流体化学特征研究

在长白山天池火山区及外围地区采集温泉和冷泉水样19个。计算了温泉水的热储温度和热储深度,分析了火山区地下热流体的化学组成特征及其变化规律。通过与外围地区的对比研究,发现Cl、F、B、Fe和Mn等组分是天池火山区深部热流体的特征组分,认为这些组分可能成为火山监测的灵敏组分。最后初步探讨了火山区水—岩平衡及浅层地下水的混合作用等问题。     

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,两处地下逸出气体均来源于地球深部,具有慢源气体特征.但是,长白聚龙泉地下逸出气体和地壳岩浆房有关,而锦江地下释放的气体则和地幔岩浆库及深大断裂有关.     

长白山天池瀑布附近地质灾害

垂挂在长白山天池出口的长白瀑布是长白山名胜佳景之一,其西侧的悬壁羊肠小道是通往天池水面的必经之路,其东侧的悬崖峭壁和崎曲山脊与天文峰相连,其下方的温泉群常年热气缭绕引人入胜……。这些奇观险境如今都处于强烈风化剥蚀和重力作用之下。特别是节理和层理发育的岩层及风化壳,在冰冻、雪蚀、风雨的寒暑酷凿下,易发生垮塌、滑坡、泥石流等灾害。研究这些地质灾害与自然景观的保护颇具现实意义。     

长白山天池火山近代喷发物的热释光（TL）年代学初步研究

利用热释光（TL）技术首次测定了长白山天池火山近代喷发浮岩的年 代。测定结果在误差范围内与历史记载及其它测年方法的结果吻合,表明天池火山在最近2000 a来,至少发生了两次碱流质浮岩的喷发,同时也表明用TL方法能比较可靠地测定火山喷发物的年代,为近代火山喷发历史的恢复提供年代学依据。     

感应矢量及其在长白山天池火山区的应用

磁场的垂直分量表征介质的水平不均匀性。描述Hz与Hx、Hy之间关系的感应矢量,是研究电性水平不均匀性的有利参数,它具有受局部畸变影响小,对电性噪声干扰不敏感等优点。由实感应矢量的方向和长度,可以确定地下电性不均匀体的位置、规模以及与周围介质的电性差异。实际应用表明,长白山天池火山区从表层到深部都存在低阻的电性不均匀体,浅部不均匀体与天池水和热资源有关,而深部的不均匀体可能与地下岩浆囊有关。     

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。