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。     

气体地球化学新进展——纪念著名气体地球化学专家David R.Hilton教授

正尽管气体地球化学属于一个相对年轻的分支学科,其研究领域却非常广泛,几乎涉及地球各层圈的物质组成、循环及能量交换等许多重大基础科学问题。尤其在当今大气环境恶化、能源资源紧缺、人类健康遭受威胁的严峻形势下,气体地球化学研究的广度和深度均在不断增加,并逐渐形成了一个独立、完整的学科体系,相应的分析测试技术也突飞猛进,学术活动非常活跃,专业研究者和专业群体与日俱增,其中涌现出了一些知名学者,为推进气体地球化     

火山气体的成分和总量研究

近年来 ,随着全球变化研究的不断深入 ,火山气体研究作为全球气候变化的一个分支迅速发展。文章介绍了目前火山气体的测试方法 :(1)尽管目前利用“差异法”获得火山喷出的H2 O含量的研究还较普遍 ,但是 ,利用离子探针技术直接测定玻璃基质和岩浆包裹体中水含量代替“差异法”已成为必然。 (2 )目前主要采用电子探针对玻璃基质和岩浆包裹体中Cl、S和F百分含量进行定量测试 ,通常选定工作电压为 15～ 2 0kV ,电流 6～ 15nA ,束斑直径分别为 1～ 10 μm(包裹体 )和 15～ 2 0 μm(基质玻璃 )。 (3)岩浆包裹体和玻璃基质中CO2 和CH4 的含量主要利用红外光谱和激光拉曼探针测定 ,另外基质玻璃中CO2 和CH4 的含量可通过XRF方法分析。文中系统分析了估算火山气体成分和总量过程中选择待测斑晶、岩浆包裹体和基质玻璃的标准 ,阐述了利用“岩石学方法”估算火山喷出气体总量的质量守恒原理 ,指出应用这一方法的前提条件是 :(1)火山气体主要来源于上升岩浆的减压出溶 ;(2 )岩浆上升过程中没有经过大规模的同化混染作用。因此 ,利用“岩石学方法”估算的火山气体总量是实际喷发量的最小值。     

火山口湖温室气体释放规模研究

火山口湖是地球上最为壮观的自然地貌之一。作为连接地表系统和地球深部岩浆-水热系统的纽带, 火山口湖是探索火山系统内部地质作用的重要窗口, 也是地球深部碳循环的重要环节。本研究在全球火山湖温室气体排放研究的基础上, 对火山口湖、玛珥湖和火山-构造有关的湖泊CO₂排放数据进行了甄别与梳理, 对火山口湖和玛珥湖温室气体释放特征进行了初步探讨; 同时, 以我国长白山天池火山口湖为例, 初步估算了天池火山口湖温室气体的释放规模, 并就火山口湖温室气体释放研究进行了展望。初步研究结果表明, 火山口湖的CO₂释放规模和释放速率整体上高于玛珥湖和火山-构造湖。火山口湖CO₂释放规模明显受火山活动的影响, 对火山活动具有较高的灵敏度, 是不可忽视的CO₂重要来源。作为我国典型的火山口湖, 长白山天池通过水-气界面扩散向大气中输送的CO₂规模为3.44×10⁴t/a, 大量CO₂溶解于湖水中, 湖水中溶解的CO₂规模为1.96×10⁵t。结合以往研究, 初步估算整个长白山天池火山区通过湿脱气系统向大气中释放的CO₂约占整个火山区CO₂释放总量的28%。虽然本研究仅对我国长白山天池火山口湖温室气体排放规模进行了初步估算, 但是随着研究程度的不断深入、调查范围的不断扩大, 火山口湖温室气体排放规模将会越来越精细, 火山区温室气体碳排放研究也会越来越系统, 火山区碳循环的路径也将会越来越清晰。

     

2002年度地球科学部二处(地球化学学科)工作报告

1 2002年度面上项目受理情况 2002年面上基金项目共受理申请210项,较2001年的180项增长了16.7 %.其中自由申请项目166项、青年科学基金项目37项、地区科学基金项目7项.     

藏南新生代火山-地热区温室气体的释放通量与成因——以谷露-亚东裂谷为例

印度-亚洲大陆俯冲带是地球深部碳循环的重要场所,在全球气候变化研究中占有至关重要的地位。谷露-亚东裂谷是青藏高原南部规模最大、延伸最长的近NS向拉张性裂谷,裂谷内出露新生代火山岩和多处大规模地热区,正在向大气圈释放巨量的温室气体。利用密闭气室法测量并计算得出的谷露和羊应火山-地热区的土壤微渗漏CO_2的平均释放通量分别为436.8g·m~(-2)·day~(-1)和99.0g·m~(-2)·day~(-1),接近具有潜在喷发危险的美国黄石公园火山-地热区(410g·m~(-2)·day~(-1))和加利福尼亚州Mammoth Mountain火山区(107.9g·m~(-2)·day~(-1))的CO_2平均释放通量,表明谷露-亚东裂谷的深部地热流体活动异常强烈。此外,在野外考察的基础上,通过实验室测试和理论计算估算了谷露-亚东裂谷每年以土壤微渗漏的形式向当今大气圈释放的CO_2总量约为1.76×107t,与西特提斯俯冲带前缘的意大利Apennine火山区CO_2的释放总量(1.32×10~7t·a~(-1))属于同一个数量级。因此,印度-亚洲大陆俯冲带是全球地质碳脱气的重要场所。气体地球化学特征显示,谷露-亚东裂谷内火山-地热气体的He同位素比值(0.10~0.29RA,RA为大气3He/4He比值)和δ~(13)CCO_2值(-7.20‰~-0.78‰)在空间分布上表现为,从南至北呈逐渐递增的变化特征,显示裂谷内火山-地热区气体在南北方向上可能具有不同的动力学成因机制。具体来讲,δ~(13)CCO_2值自南向北递增的趋势,可能与裂谷南北方向地层岩性存在差异有关;裂谷内火山-地热气体的He同位素比值高于0.1RA,揭示"重要的地幔组分",同时裂谷内地幔来源的流体组分从南向北逐渐递增的趋势表明,印度大陆岩石圈的向北俯冲作用是导致谷露-亚东裂谷内剧烈的水热活动和大规模温室气体释放最终的动力来源和成因机制。     

藏南乌郁盆地晚新生代沉积序列的时代及其区域构造意义

青藏高原的古高度及其时代迄今仍是青藏高原研究的重大课题. 通过对乌郁剖面近 145 m水平地层的磁性地层学研究和下伏火山岩定年, 建立了乌郁盆地15~2.5 Ma时段的年代地层学框架和盆地发育历史. 研究表明, 15 Ma以来乌郁经历了3个重要的构造发展阶段. 15~8.1 Ma 期间, 乌郁盆地发生了强烈的火山构造作用, 其中包括至少3期强烈的火山喷发并使地层倾斜、 褶皱. 其后, 盆地进入较长的构造平静期, 发育了8~2.5 Ma湖相沉积序列. 2.5 Ma期间, 乌郁盆地经历了一次较强的东西向拉张, 产生了南北向断裂, 结束了湖泊沉积, 沿断裂发育了河流. 与吉隆盆地对比结果表明, 8 Ma以来喜马拉雅造山带和冈底斯造山带经历的构造作用有高度的一致性. 因此, 上述3个不同的构造阶段具有区域性意义. 研究结果为深入探讨中新世以来藏南地区古气候环境演化和高原隆升历史提供了重要的年代学依据.     

新疆“木吉火山群”的属性与特征

本文是首次对新疆“木吉火山群”综合地质调查研究结果的展示。在对该“火山群”进行全面深入野外调查和系统分析研究的基础上,笔者提出了“热火山”和“冷火山”的新概念,将泥火山和“木吉火山群”纳入“冷火山”。“木吉火山群”沿木吉河谷分布,至少有63个大小不等的“火山锥”,其中锥底直径>50 m,锥高>5 m的有13个。锥顶多具“火山口”,口中多有积水。锥体主要由灰岩组成,“火山口”水化学分析显示Ca2+、HCO-3含量高,这都与周缘山地出露岩层中富含碳酸盐岩石相呼应。这些“火山锥”主要由木吉河谷地下水、泉水和流水溶蚀碳酸盐,喷出地表,再沉积而成。它们似火山,却不是传统意义上的火山,也不同于一般的泥火山,应属于钙质泉华型“冷火山”。     

火山喷发对地表温度影响的研究：以冈底斯新生代火山喷发为例

火山喷发将大量的岩浆，火山气体及火山尘由地下深处抛射至大气圈中，它们与大气圈中的气体成分发生多相化学反应，改变了大气圈的成分，形成火山硫酸盐气溶胶，浓密的火山气溶胶会使太阳的直接幅射减少，散射幅射增加，最终导致太阳总辐射率减少，从而造成火山喷发后地表温度的降低；     

湖光岩玛珥湖火山灰的成分及其来源

湖光岩玛珥湖沉积物中的火山灰保存了其原始形貌、原生的沉积和成分特征,是进行岩芯沉积物对比和定年的理想材料之一。除了对火山灰进行常规的定年外,通过精确测定火山灰中玻璃碎屑(玻屑)的成分,并与已知时代的火山喷发物成分对比确定火山灰的年龄已成为火山灰年代学研究的重要领域之一,因为它能够区分年龄差别在同位素定年误差之内的数层火山灰。本文利用电子探针分析了湖光岩玛珥湖岩芯火山灰中玻屑的成分,经与全球年龄已知火山喷发物的成分对比和分析,认为该火山灰的年龄为74000aB.P.,在此基础上,讨论了湖光岩玛珥湖岩芯74000aB.P.以来沉积速率的变化趋势。