Seismic signature of a phreatic explosion: hydrofracturing damage at Karthala volcano, Grande Comore Island, Indian Ocean

Karthala volcano is a basaltic shield volcano with an active hydrothermal system that forms the southern two-thirds of the Grande Comore Island, off the east coat of Africa, northwest of Madagascar. Since the start of volcano monitoring by the local volcano observatory in 1988, the July 11th, 1991 phreatic eruption was the first volcanic event seismically recorded on this volcano, and a rare example of a monitored basaltic shield. From 1991 to 1995 the VT locations, 0.5<M_l<4.3, show a crack shaped pattern (3 km long, 1 km wide) within the summit caldera extending at depth from –2 km to +2 km relative to sea level. This N-S elongated pattern coincides with the direction of the regional maximum horizontal stress as deduced from regional focal mechanism solutions. This brittle signature of the damage associated with the 1991 phreatic eruption is a typical pattern of the seismicity induced by controlled fluid injections such as those applied at geothermal fields, in oil and gas recovery, or for stress measurements. It suggests the 1991 phreatic eruption was driven by hydraulic fracturing induced by forced fluid flow. We propose that the extremely high LP and VT seismicity rates, relative to other effusive volcanoes, during the climax of the 1991 phreatic explosion, are due to the activation of the whole hydrothermal system, as roughly sized by the distribution of VT hypocenters. The seismicity rate in 1995 was still higher than the pre-eruption seismicity rate, and disagrees with the time pattern of thermo-elastic stress readjustment induced by single magma intrusions at basaltic volcanoes. We propose that it corresponds to the still ongoing relaxation of pressure heterogeneity within the hydrothermal system as suggested by the few LP events that still occurred in 1995.Editorial responsibility: H Shinohara     

Caldera formation by magma withdrawal from a reservoir beneath a volcanic edifice

Caldera formation has been explained by magma withdrawal from a crustal reservoir, but little is known about the conditions that lead to the critical reservoir pressure for collapse. During an eruption, the reservoir pressure is constrained to lie within a finite range: it cannot exceed the threshold value for eruption, and cannot decrease below another threshold value such that feeder dykes get shut by the confining pressure, which stops the eruption. For caldera collapse to occur, the critical reservoir pressure for roof failure must therefore be within this operating range. We use an analytical elastic model to evaluate the changes of reservoir pressure that are required for failure of roof rocks above the reservoir with and without a volcanic edifice at Earth's surface. With no edifice at Earth's surface, faulting in the roof region can only occur in the initial phase of reservoir inflation and affects a very small part of the focal area. Such conditions do not allow caldera collapse. With a volcanic edifice, large tensile stresses develop in the roof region, whose magnitude increase as the reservoir deflates during an eruption. The edifice size must exceed a threshold value for failure of the roof region before the end of eruption. The largest tensile stresses are reached at Earth's surface, indicating that faulting starts there. Failure affects an area whose horizontal dimensions depend on edifice and chamber dimensions. For small and deep reservoirs, failure conditions cannot be achieved even if the edifice is very large. Quantitative predictions are consistent with observations on a number of volcanoes.     

火山玻璃风化层的透射电镜研究

利用透射电镜(TEM)和X射线能谱(EDX)研究了长白山天池火山1000年和4000年前两次大喷发产生的火山玻璃风化层特征.TEM分析显示,4000年前大喷发浮岩中的火山玻璃风化层平均厚度3.7 mm,1000年前大喷发浮岩中的火山玻璃风化层平均厚度为1.0 mm.EDX分析显示,两次大喷发浮岩中的火山玻璃风化层化学组成与火山玻璃相比富Al、Fe,而si减少.火山玻璃风化层富Al发生在Al的浓度较高的中到弱酸溶液中(pH=5～6),火山玻璃表面形成含有少量的非晶质的Al、Si、Fe物质,这些非品质的次生物质是火山玻璃风化早期阶段形成的.天池火山喷发物中火山玻璃的微观特征的差异可能与火山喷发年代和喷发后的环境有关,研究天池火山不同期次喷发物中火山玻璃的微观特征具有一定的理论和实际应用价值.     

利用树轮密度重建新疆北部5-8月温度变化

利用新疆北部5个采样点的树轮密度年表主序列和新疆北部33个气象站观测气温平均值进行相关分析,结果显示其与新疆北部5-8月平均温度存在很强一致相关性,相关系数为0.667（p<0.001, n=49）。温度重建方程能够解释校准期（1960-2008年）内44.5%的温度变化方差。空间相关分析揭示该温度重建序列能够表征新疆北部过去353 a （1656-2008年）5-8月温度总体变化特征。重建序列揭示新疆北部5-8月平均温度大致经历了6个偏暖阶段,即1656-1664年、1667-1692年、1711-1734年、1804-1832年、1855-1956年、2000-2008年,中间为偏冷阶段,这些阶段中间多个小幅度变化。温度重建结果发现新疆北部温度变化与太阳活动、火山喷发有着紧密联系。温度重建序列与全球海温场的相关分析显示当西风带海区及热带大西洋地区的海温偏高时,研究区气温偏高。与海温、火山喷发和云量变化的相关分析都指示在西风环流的作用下,上述因子对于该地区温度变化有着重要影响。该温度重建序列在低频变化上与北半球气温具有显著正相关,说明中亚地区温度变化与北半球整体温度变化具有较好的一致性。     

赣南白面石地区铀资源潜力分析

白面石地区有着得天独厚的铀成矿地质背景,区内铀矿化是在富铀的白面石花岗岩体基础上发展起来的。富铀基底花岗岩的风化,使铀活化迁移,形成高铀含量砂岩层,是该区成矿的基础;北西向展布的双峰式火山岩浆喷溢、形成覆盖在高铀含量砂岩层之上的火山岩层,起着热盖和封闭作用,使铀聚积成矿,是成矿的关键;后期断裂作用及次火山岩的贯入,带来了丰富的热能,使铀再次活化迁移,铀矿化叠加变富。     

腾冲新生代火山区温泉CO2气体排放通量研究

近期研究表明,不仅火山喷发期会向当时的大气圈输送大量的温室气体,火山间歇期同样会释放大量的温室气体。在火山活动间歇期,火山区主要以喷气孔、温(热)泉以及土壤微渗漏等形式向大气圈释放温室气体。腾冲是我国重要的新生代火山区,同时也是重要的水热活动区,那里出露大量的温泉,然而目前未见腾冲火山区温泉气体排放通量的研究报道。本文利用数字皂膜通量仪测量了腾冲新生代火山区温泉中CO₂的排放通量。研究结果表明,腾冲新生代火山区温泉向当今大气圈输送的CO₂通量达3.58×10³ t·a^-1,相当于意大利锡耶纳Bassoleto地热区温泉中CO₂的排放规模。腾冲火山区温泉的CO₂释放通量主要受深部岩浆囊、断裂分布、地下水循环、围岩成分等多方面因素的影响。本文根据温泉中CO₂的排放特征,将腾冲温泉分为南北两区,南区温泉CO₂通量远高于北区的温泉,热海地热区的通量为腾冲CO₂通量的最大值。在北温泉区,CO₂通量主要受控于断裂的分布;而在南温泉区,除受到断裂控制外,热海地热区底部的岩浆囊及其与围岩的相互作用成为CO₂气体的重要物质来源,同时高温的岩浆囊为温泉及CO₂的形成提供了重要热源。     

我国火山岩型铀矿床中铀-多金属组合特征及其意义

火山岩型铀矿床是我国四大工业类型铀矿床之一,在部分铀矿床中存在铀矿与多金属矿共生或伴生组合关系。文章在前人研究基础上,以我国几个典型火山岩型铀矿床为例,综合分析铀-多金属组合的时空关系、成矿规律、矿化分带等特征,结果显示:(1)铀与多金属在区域成矿带上共存,在单个矿床中存在垂向矿化分带现象。(2)在矿床范围内,多金属矿化晕比铀矿化晕范围更大。铀多金属组合特征研究对铀-多金属矿联合勘查具有重要的指导意义。     

中国东北中生代构造体制与区域成矿背景: 来自中生代火山岩组合时空变化的制约

本文系统总结了东北地区中生代火山岩的年代学、岩石组合及其时空分布规律,以便对环太平洋构造体系和蒙古——鄂霍茨克构造体系中生代的演化历史及其东北地区中生代区域成矿背景给出制约。基于火山岩中锆石U——Pb定年结果,东北地区中生代火山作用可划分成六期:晚三叠世(200～228Ma)、早——中侏罗世(173～190Ma)、中——晚侏罗世(158～166Ma)、早白垩世早期(138～145Ma)、早白垩世晚期(106～133Ma)和晚白垩世(88～97Ma)。晚三叠世火山作用主要分布在吉黑东部和小兴安岭——张广才岭地区,前者为A型流纹岩,后者为双峰式火山岩组合,它们共同揭示了古亚洲洋最终闭合后的伸展环境;早——中侏罗世火山岩主要分布在吉黑东部、小兴安岭——张广才岭和额尔古纳地区,吉黑东部和额尔古纳地区早——中侏罗世钙碱性火山岩的存在分别标志着古太平洋板块和蒙古——鄂霍茨克洋板块俯冲作用的发生,而小兴安岭——张广才岭早——中侏罗世火山岩则以双峰式火成岩组合为特征,反映了双向俯冲的弧后伸展环境;中——晚侏罗世和早白垩世早期火山岩主要分布在松辽盆地以西和冀北——辽西地区,前者为碱性——亚碱性的过渡系列,主要由玄武粗安岩、粗安岩和少量粗面岩组成,后者为A型流纹岩或碱性流纹岩组成,这些火山岩形成于加厚陆壳的坍塌或拆沉阶段;早白垩世晚期火山岩广泛分布于东北地区,吉黑东部为钙碱性火山岩组合,而松辽盆地和大兴安岭地区则主要为双峰式火山岩组合,前者标志着古太平洋板块的俯冲,后者与早期加厚陆壳的拆沉和/或类似弧后的伸展环境有关;晚白垩世火山岩主要分布在吉黑东部和陆内,前者为钙碱性火山岩组合,后者为碱性玄武岩,反映了来自东部环太平洋构造体系的俯冲作用。综合上述中生代火山岩的岩石组合及时空分布特征,可以判定:1)环太平洋构造体系对东亚大陆下的俯冲始于早侏罗世,中生代期间存在早侏罗世、早白垩世晚期和晚白垩世三次俯冲事件,其影响的空间范围主要在松辽盆地及其以东地区,陆缘和古俯冲带是寻找斑岩型矿床的有利场所,而陆内的伸展区域主要与浅成低温热液矿床有关;2)蒙古——鄂霍茨克构造体系经历了中生代早期的俯冲事件和中侏罗世及早白垩世早期两次陆内推覆事件,其影响的空间范围主要在松辽盆地以西地区和华北地块北缘,中生代早期的俯冲事件主要与活动陆缘背景下的斑岩型矿床关系密切,而晚侏罗世和早白垩世两次与加厚陆壳拆沉有关的伸展背景有利于多金属矿床的形成。     

伊宁吐拉苏火山盆地构造与金矿成矿关系

伊宁吐拉苏火山盆地发育在前寒武纪和加里东基底上,盖层主要由早石炭世陆相火山岩组成。基底与盖层中的断裂、褶皱构造特征有显著差异。火山构造单元划有火山喷发带、火山构造带、火山机体三级。构造演化经历了基底和火山盆地形成及剥蚀三个阶段。金矿产于大哈拉军山组。认为三级控矿构造与三级火山构造相对应,分别控制着金矿带、金矿田、金矿床（点）的展布和产出。     

内蒙古乌奴格吐山次火山斑岩型铜-钼矿床控矿因素分析及找矿方向

乌奴格吐山铜-钼矿床属于受火山机构控制的陆相次火山斑岩型铜-钼矿床.矿体主要赋存在以次斜长花岗斑岩岩体为中心的环状分布的内外接触蚀变带中.研究认为,与火山机构有关的特别是次火山活动最强烈时期形成的多期次浅成-超浅成相中酸性次火山侵入体与铜-钼矿床的形成关系密切,石英-钾长石化及石英-绢云母化等交代型分带明显的面状蚀变晕等均是区域内斑岩型铜-钼矿床主要找矿标志.