非洲乍得盆地玄武岩K-Ar和39Ar-40Ar年代学及其动力学背景

乍得的Doba、Bongor和Lake Chad盆地是早白垩世中非右行走滑应力场控制下形成的一系列中新生代陆内拉分盆地,形成与中、赤道及南大西洋打开有关。钻井揭示了盆地内分布有大量的中新生代玄武岩。系统的K-Ar、Ar-Ar法年代学研究发现,至少可识别出2个周期的火山活动旋回,即（1）95-75Ma,只分布于Doba盆地;（2）66-52Ma,分布于Bongor和Lake Chad盆地。研究表明,乍得盆地内中新生代火山活动是板内伸展应力机制下的产物,与白垩纪整个西中非地区的区域构造背景相一致,岩浆作用与裂谷作用密切相关。     

火山灾害与监测

世界各地几乎都有火山分布,平均每年约有50次喷发。火山喷发在给人类创造财富的同时也带来许多灾害。火山灾害取决于火山喷发的类型、性质、规模和所处的地点等因素。火山喷发动力作用引起冲击波、地震、海啸、滑坡、泥石流等灾害,火山喷出的气体、灰烬、碎屑流和熔岩流等也会造成很大灾害。由于火山造成的灾害严重又来得突然,因此必须采取有效的防范措施,认真监测以掌握火山活动的脉搏。火山监测工作主要有两方面,一是基础地质调查,二是火山活动指标的监视和测量。在中国,具有潜在危险的火山主要分布在长白山、五大连池、台湾、雷琼、腾冲以及西昆仑阿什库勒等地,其中潜在危险最大的是长白山火山。     

The mass estimation of volatile emission during 1199-1200 AD eruption of Baitoushan volcano and its significance

On the basis of the study of volcanic products during 1199-1200AD eruption of Baitou Mountain (Baitoushan), the released volatile content was estimated by comparing Cl, F, S, H2O concentrations of undegassed glass inclusions with those of degassed matrix glasses. The calculations show that volatile yields, released from the melt, are 109.88×106 ton of HCl, 196.80×106 ton of HF, 1477.84×106 ton of H2O, 23.14×106 ton of SO2, which could have formed 35.43×106 ton of H2SO4 aerosol in the atmosphere. They could have substantial effect on paleoclimate and paleo-environment.     

深部流体与岩浆活动:兼论腾冲火山群的深部过程

深部流体强烈影响许多地质过程的发生和发展,然而对其行为的理解却甚少.在所有可能影响岩浆活动的因素中,流体是最重要的.流体的高度活动性及其在熔体中的溶解度随压力减小而降低,暗示岩浆系统必然是开放的动力系统,流体的丢失和获得可戏剧性地影响岩浆系统的整体行为.流体对岩浆系统的影响主要通过改变熔体的黏度来实现,也改变岩浆的平均密度,以及固相线和液相线温度.少量流体的注入即可以导致熔体黏度出现几个数量级的降低,这种戏剧性改变进而导致岩浆柱与通道壁摩擦力的快速减小,因而岩浆上升速度也可以呈现几个数量级的变化.当岩浆上升到流体相分离的深度以后,岩浆系统的行为更加不可预测.反之,流体的丢失将导致岩浆系统的行为向相反方向变化,岩浆将滞留在深部.值得注意的是,丢失到通道中的流体可以弱化上覆岩层的力学性质,改善岩浆上升的通道条件.因此,如果上升岩浆能够得到持续的深部流体补给,其补给量至少等于丢失量,岩浆必将以越来越快的速度上升.据此,岩浆系统是一种复杂性动力系统,岩浆作用是一种非线性过程.这种分析结果与流行的岩石学认识不一致,却与火山学观察和成矿学研究结果相同.腾冲火山岩中的聚斑结构暗示某些岩浆在喷发之前曾经在深部作过停留,它们曾经位于不同的深度水平上.同岩浆交代结构暗示岩浆房的活化有赖于深部流体的注入,因而火山监测过程中关注岩浆房之下的深部流体活动是必须的.将岩浆房上、下两部分的流体活动紧密结合在一起,可能是火山监测的一个新方向.     

长白山火山区温泉温室气体排放通量研究

温泉是深部岩浆活动在地表的直接表现,并且向大气圈排放大量的温室气体.然而,国内尚无火山区温泉排放的温室气体通量研究报道.我国长白山火山区水热活动强烈,主要有湖滨温泉带、聚龙温泉群、锦江温泉以及火山口外围的十八道沟温泉.本文利用数字皂膜流量计测量温泉气体排放通量,并结合前人对长白山火山区温泉气体成分的研究成果,估算了研究区温泉所排放的温室气体通量.结果表明,长白山火山区温泉排放的CO2通量为6.9×104t·a-1,CH4排放通量为428.44t·a-1,与意大利Pantelleria Island火山区温泉排放的温室气体通量规模相当.本文的测试结果表明:数字皂膜流量计在火山区温室气体排放通量估算研究中的应用是可行的.     

长白山上新世以来玄武岩成分演变规律及其成因

火山岩成分的多样性是岩浆物理和化学过程在其产生、运移、存储和喷发过程中的综合反映。长白山火山区自上新世以来喷发了大量的玄武质火山岩,其成分变化范围较大(Mg O 3.2%~7.8%)。以往研究认为其成分的变化主要受地幔不均一、部分熔融程度和分离结晶的影响,没有明显地壳混染。本研究发现这些玄武岩经历了不同程度的上、下地壳的混染。同时,结合火山岩的年龄发现玄武岩地球化学成分和同位素比值随时间呈现脉动式的变化。根据87Sr/86Sr和Mg O的突变点可以分为3段:5~2Ma,2~1Ma,1~0Ma。通过定性和定量的模拟发现地幔不均一性和部分熔融程度差异造成玄武岩成分的变化有限,而分离结晶、地壳混染和岩浆补给的岩浆作用是形成玄武岩成分随时间脉动变化的主要原因。并结合能量约束-补给-混染-分离结晶算法(ECRAFC)模拟得出以下结论:天池和望天鹅喷发中心的玄武质岩浆最初都存储于同一下地壳岩浆房,可能由于上地壳构造差异导致岩浆迁移路径和存储区不同;长白山岩浆房迁移有从5~2Ma阶段由下地壳向上地壳逐渐变浅,2~1Ma阶段由上地壳向下地壳快速变深的规律,而1~0Ma阶段的玄武岩由岩浆从下地壳直接快速喷出地表形成;长白山玄武质岩浆的活动与本区的构造断裂活动密切的关系,5Ma以来,火山岩成分随时间的周期性波动可能与本区构造应力的周期性的强拉张-弱拉张过程有关。     

高温地热区土壤微渗漏的温室气体释放通量研究: 以藏南羊八井地热田为例

土壤微渗漏是地球深部的构造-岩浆活动向大气圈释放温室气体的重要形式之一。近年来,国外许多地热区已经开展了土壤微渗漏温室气体释放通量的定量研究,然而,目前我国尚无该方面的系统研究报道。本文阐述了利用密闭气室法测量地热区土壤微渗漏温室气体释放通量的方法和原理,并将其应用于青藏高原的羊八井地热田。根据研究区的地热活动强度,将羊八井地热田划分为土壤微渗漏释放较弱的A区和土壤微渗漏释放较强的B区。计算结果表明,A区和B区的CO2气体释放通量分别为6.7g·m-2·day-1和98.5g·m-2·day-1。两区释放通量的差异主要受控于断裂的发育程度,即A区位于裂谷的中部,断裂发育程度较差,B区靠近念青唐古拉正断层,断裂发育程度较高,为温室气体的逸出提供了良好的运移通道。羊八井地热田土壤微渗漏CO2气体的释放总量约为8.6×104t·a-1,接近于意大利Vulcano火山区的土壤微渗漏温室气体释放规模(1×105t·a-1)。研究区的气体同位素组分测试结果显示,He同位素值介于0.107RA~0.648RA(RA为大气3He/4He比值),δ13C值介于-11.33‰~-6.79‰(vs.PDB),表明羊八井地热田的温室气体可能主要来源于大陆俯冲环境下的加厚陆壳,其温室气体释放通量的规模主要受控于地壳的岩浆活动以及南北向裂谷拉张作用。羊八井地热田所在的拉萨地块是青藏高原温室气体释放活动最强烈的区域之一,以往的研究表明,青藏高原出露大量新生代火山、地热区,开展火山、地热区温室气体释放通量的研究将有助于深入理解地质因素向当今大气圈释放温室气体的规模等与深部碳循环相关的科学问题。     

火山"熔岩流气泡古高度计"及其在云南腾冲火山区的应用

通过对火山熔岩流及其气泡特征的研究能够确定熔岩流喷发时的古高度,本文将这一方法称为火山“熔岩流气泡古高度计”.“熔岩流气泡古高度计”是在实地测量熔岩流厚度和实验室对熔岩流顶底气泡体积精确测定的基础上,利用流体力学原理和气体状态方程,通过计算古大气压强,最终获得火山喷发时的古高度.由于火山岩是开展同位素测年的理想材料,并且利用熔岩流计算古高度所需的参数(熔岩流厚度和气泡体积)不受古气候等因素(温度、降雨量等)影响,因此,这一方法以其可靠的年龄和独立的计算参数明显区别于其它古高度计.“熔岩流气泡古高度计”核心技术包括:(1)熔岩流的挑选与厚度测量;(2)熔岩流底部和顶部气泡体积的计算.中等规模、具简单冷凝历史,并且厚度稳定的偏基性熔岩流,是开展古高度计算的理想对象.熔岩流气泡体积的测试手段包括注胶、岩石抛光-扫描、体视学转换和三维CT扫描4种方法.“熔岩流气泡古高度计”最终计算结果误差为400m左右.本文利用“熔岩流气泡古高度计”计算了腾冲火山区熔岩流的古高度,研究结果显示:“熔岩流气泡古高度计”计算的黑空山熔岩流高程与目前的实际高程相吻合.开展“熔岩流气泡古高度计”研究的前提是研究区必须出露保存完好的熔岩流.我国青藏高原的隆升历史一直是国际学术界争论的热点课题,那里出露大面积熔岩流.可以预见,“熔岩流气泡古高度计”将会逐渐成为研究青藏高原隆升历史的有效手段之一.     

腾冲火山研讨会纪要

腾冲火山研讨会于2010年11月27日至29日在云南腾冲圆满举行。会议由中国矿物岩石地球化学学会火山与地球内部化学专业委员会、中国灾害防御协会火山专业委员会、IAVCEI中国委员会共同主办,并得到腾冲县人民政府的大力支持。来自中国地震局、中国科学院、高等院校、国土资源部、腾冲县政府和县防震减灾局的30多名代表出席了会