吉林长白山天池火山岩年代-40Ar-39Ar

本文综合分析了长白山天池火山岩的类型及年代学研究结果,在此基础上对白头山期两期粗面岩进行了Ar-Ar年代学研究,确定了这两期火山活动的时代分别为123±7和123±10千年.文章还讨论了全新世天池火山喷发的环境意义及对东亚气候变化的影响.     

The magma evolution of Tianchi volcano, Changbaishan

The Changbaishan Tianchi volcano is composed of the basaltic rocks at the shield-forming stage, the trachyte and pantellerite at the cone-forming stage and modern eruption. Studies on their REE, incompatible elements and Sr, Nd, Pb isotopes suggest that rocks at different stages have a common magma genesis and close evolution relationship with differentiation crystallization playing the key role. The co-eruption of basaltic trachyandesite magma and pantellerite magma indicates that there exist both crustal magma chamber and mantle magma reservoir beneath the Tianchi volcano. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 49672109).     

长白山天池火山地震观测与应力状态的初步研究

１９９７年６～９月在长白山天池火山区布设了数字化流动地震观测台网,对长白山火山地震活动进行了近震源观测,获取了大量与火山活动相关的地震信息。通过本次观测及资料处理,对长白山火山地震及其所反映出的应力状态有了一定的认识,为长白山火山活动研究提供了科学依据。     

中朝边境地区新生代火山岩系对比

通过对比中国长白山区和朝鲜白头山区新生代火山岩系的层序和同位素年代学资料,首次编制出中朝边境地区新生代火山岩系分布图和新生代火山喷发阶段对比表。其岩石化学和地球化学演化趋势表明,该区新生代火山完全有可能再次喷发。     

长白山区二道白河流域早更新世玄武质熔岩的成因

采用岩石化学和同位素分析方法,研究了二道白河流域早更新世玄武质熔岩的成因。玄武质熔岩由钠质拉斑玄武岩和钾质粗面玄武岩、玄武质粗面安山岩组成。它们的REE分配形式比较相近,表明它们来自共同的源区。Sr、Nd、Pb同位素示踪表明,二道白河流域早更新世玄武质熔岩岩浆源区接近于似原始地幔。它们的Mg#=100Mg O/(Mg O+Fe O)低于中国东部新生代玄武岩原始岩浆的Mg#(60~68),Ni(27.76×10-6~200.6×10-6)低于原始地幔,Rb/Sr(0.05~0.09)、Ba/Rb(15.64~264)高于原始地幔,说明这些岩石不是源自原始地幔。玄武质熔岩的DI变化于42~67,具有高Ca、高Sr、Eu正异常,微量元素图解显示玄武岩保留部分熔融趋势,粗面玄武岩、玄武质粗安岩具有结晶分异趋势,岩浆上升过程中发生了不同程度的地壳混染作用。玄武质熔岩的Nb/Ta之比为14.8~15.8,与勘察加半岛深俯冲带火山类似。Nb/Ta-(Na2O-K2O)关系图解显示研究区玄武质岩浆的形成与俯冲板片的部分熔融有关。     

利用接收函数方法研究中国东北东南部地区不同构造体的地壳特征

基于我们布设的探测深俯冲的中国东北地震台阵NECsaids台阵和固定地震台长时段的观测记录及NECESSArray流动台阵共计152个台站数据提取得到的33752条P波接收函数,采用H-κ叠加分析和共转换点（CCP）叠加成像等方法进行统一分析处理,并汇集他人接收函数研究结果得到中国东北东南部地区迄今为止最高分辨率的地壳厚度和平均波速比分布图像.对中国东北东南部地区不同构造体的地壳特征综合分析研究表明：研究区不同陆块的地壳属性存在明显差别,张广才岭地块中南部的地壳厚度和波速比与华北克拉通东北缘相当,地壳厚度同地表地形之间显示有明显的正相关关系;松辽地块东南缘地壳最薄、波速比最高,地壳厚度同壳内波速比之间显示出明显的负相关关系;兴凯地块西部地区的地壳结构表现为稍厚的地壳厚度和研究区内最低的壳内波速比,其地壳厚度同壳内波速比之间亦显示出明显的负相关关系;佳木斯地块西南缘在具有"正常"的壳内波速比同时地壳最厚.研究区内的郯庐断裂带北延段在切穿其下Moho面的同时表现出南北分段的特征：北段（44.4°N—47°N）两分支之下的Moho面整体下凹,而南段（41.5°N—43.3°N）两分支之下的Moho面则整体上隆.长白山天池火山下方表现为Moho面下凹沉落及高壳内波速比特征,推测其壳内岩浆囊很可能存在于火山口东北隅至少10 km的范围内.     

中国东北地区远震S波走时层析成像研究

利用中国东北流动和固定台网的234个宽频带地震仪在2009年6月-2011年5月所记录的远震波形数据,采用波形相关方法拾取了10301个有效的S震相相对走时残差数据,进一步采用两种射线走时层析成像的方法,反演获取了研究区下方深达800 km的S波速度结构,不同射线走时层析成像方法的结果对本区的S波速度异常结构起到一定的约束作用.S波成像结果与我们先前开展的P波成像研究结果整体相似：在长白山下方发现有一个高速异常结构,这可能就是俯冲到欧亚大陆板块下方的太平洋板块,由于板块的部分下沉,使得板块的形状并没有呈现出明显的板片状.长白山、阿尔山、五大连池火山下方都有低速异常体,长白山和阿尔山下的低速异常向下延伸至地幔转换带附近,可能与其上部的火山形成有关.五大连池火山下方的低速异常向下延伸至200 km左右,不同埋深的低速异常结构可能意味着五大连池与长白山和阿尔山有着不同的成因.松辽盆地呈现以高速异常为主导、高低速异常混合分布的特性,暗示松辽盆地岩石圈地幔可能遭受了改造与破坏,可能有岩石圈拆沉的过程,盆地南部下方的低速异常与长白山和阿尔山下的低速异常有连通性,可能是下地幔热物质上涌的一个通道.S波和P波相似的成像结果从另一个角度展示了中国东北地区的上地幔速度异常结构,对我们认识此区的地下结构提供了重要的约束.     

基于PSInSAR技术的长白山天池火山形变监测

将PSInSAR技术引入长白山天池火山的形变监测,获取了1992—1998年和2007—2010年2个时段的火山形变信息。结果显示:天池火山在这2个时段内整体抬升,1992—1998年火山较为活跃,雷达视线向平均形变速率为6mm/a,2007—2010年火山活动趋于平缓,雷达视线向平均形变速率为3mm/a;结合水准和GPS数据分析,发现火山口区域地表抬升明显,远离火山口处较为稳定。文中PSInSAR结果与水准数据能较好地吻合,且在空间上有较大覆盖范围,能更直观地反映火山地表的形变特征。     

长白山地区火山碎屑粒度特征研究

长白山地区全新世火山活动活跃,发育了良好的火山空降、火山碎屑流、火山涌流和火山泥石流堆积物。这些堆积物交错堆积,野外区分较为困难。在火山碎屑地层剖面调查基础上,系统采集了各种类型的火山碎屑堆积物样品。在实验室通过粒度参数和概率累积曲线分析,对堆积物成因类型进行了判别,讨论了火山空降堆积物和火山碎屑流堆积物随着与火口距离变化的规律。首次对研究区内粒度范围为62.5～0.02μm的细火山灰进行了粒度分析,对火山碎屑流和火山碎屑涌流中细火山灰端元分布特征和地质意义进行了分析和讨论     

Clarifying the distal to proximal tephrochronology of the Millennium (B–Tm) eruption,Changbaishan Volcano,northeast China

Tephra dispersed during the Millennium eruption (ME), Changbaishan Volcano, NE China provides one of the key stratigraphic links between Asia and Greenland for the synchronization of palaeoenvironmental records. However, controversy surrounds proximal-distal tephra correlations because (a) the proposed proximal correlatives of the distal ME tephra (i.e. B–Tm) lack an unequivocal chronostratigraphic context, and (b) the ME tephra deposits have not been chemically characterized for a full spectrum of element using grain-specific techniques. Here we present grain-specific glass chemistry, including for the first time, single grain trace element data, for a composite proximal sequence and a distal tephra from Lake Kushu, northern Japan (ca. 1100 km away from Changbaishan). We demonstrate a robust proximal-distal correlation and that the Kushu tephra is chemically associated with the ME/B–Tm. We propose that three of the proximal pyroclastic fall units were erupted as part of the ME. The radiocarbon chronology of the Kushu sedimentary record has been utilised to generate a Bayesian age-depth model, providing an age for the Kushu tephra which is consistent with high resolution ages determined for the eruption and therefore supports our geochemical correlation. Two further Bayesian age-depth models were independently constructed each incorporating one of two ice-core derived ages for the B–Tm tephra, providing Bayesian modelled ages of 933–949 and 944–947 cal AD (95.4%) for the Kushu tephra. The high resolution ice-core tephra ages imported into the deposition models help test and ultimately constrain the radiocarbon chronology in this interval of the Lake Kushu sedimentary record. The observed geochemical diversity between proximal and distal ME tephra deposits clearly evidences the interaction of two compositionally distinct magma batches during this caldera forming eruption.