本文關(guān)鍵詞： 天池火山 噴發(fā)序列 晚更新世 爆炸式噴發(fā) 天文峰期 氣象站期 千年大噴發(fā)堿流質(zhì)階段 千年大噴發(fā)粗面質(zhì)階段 八卦廟期 巖漿的演化和混合 巖漿房　出處：《中國地震局地質(zhì)研究所》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：長白山天池火山,位于吉林省東部的中朝邊境線上,是長白山火山系統(tǒng)中三座大型的復式層狀火山之一。2002-2006年一系列的火山擾動事件和約1000年前的布里尼式大噴發(fā)使天池火山成為我國乃至東北亞地區(qū)最具有潛在噴發(fā)危險的活火山。同時,鑒于其危險性和火山學研究中的重要樣本價值,各國學者對長白山天池火山進行了大量研究工作,并獲得了一系列的資料。前人研究認為天池火山的噴發(fā)活動可分為三個階段,分別為造盾噴發(fā)階段,造錐噴發(fā)階段和爆炸式噴發(fā)階段(或造伊格尼姆階段)。其中,第三階段的爆炸式噴發(fā),由于其對未來災害預警的重要性和噴發(fā)物的良好出露,受到了重點關(guān)注和長期研究。前期研究認為爆炸式噴發(fā)階段共存在四次噴發(fā)活動,分別為約5 ka前的天文峰期噴發(fā),4 ka左右的氣象站期噴發(fā),約1200 AD的千年大噴發(fā)和1668或1702 AD的八卦廟期噴發(fā)。但研究者對這四期噴發(fā)活動的認識大多建立在推測和模糊的史料記載上,且部分學者對此持有明顯不同的觀點,所以爆炸式噴發(fā)階段的噴發(fā)序列仍普遍認為需進一步研究確定。為建立天池火山爆炸式噴發(fā)階段的完整噴發(fā)序列,本論文在總結(jié)前人研究資料的基礎(chǔ)上,進行了系統(tǒng)的野外地質(zhì)調(diào)查,巖相學與地球化學和多方法的年代學研究,并在研究中對一些熱點問題進行了深入討論。開展的各方面工作簡述如下。開展的主要工作:1)野外地質(zhì)調(diào)查對天池火山近緣、中緣的堆積物進行了野外考察,并聯(lián)合對比了遠緣鉆孔中的火山灰資料。近緣主要包括火口內(nèi)緣、火口緣和周緣的溝谷,發(fā)現(xiàn)了前人觀察到的以黃色浮巖為代表的天文峰期,以蛇狀分布于錐體北側(cè)的氣象站期,以灰白色浮巖為代表的千年大噴發(fā),和以灰黑色粗面質(zhì)浮巖為特征的八卦廟期。從地層關(guān)系上認定了相互之間的壓蓋關(guān)系,確定了各期噴發(fā)的先后順序。中緣的堆積剖面進一步揭示了天文峰期與千年大噴發(fā)之間存在長期的噴發(fā)間斷,但在千年大噴發(fā)與八卦廟期的關(guān)系上,否定了前人認為的時間間隔,提出了兩期可能為連續(xù)噴發(fā)活動的觀點。遠緣的日本海鉆孔資料,進一步驗證了天池火山此階段爆炸式噴發(fā)的巨大規(guī)模,同時其b-tm和b-j的年齡資料為限定天池火山相對應的兩期噴發(fā)時間提供了參考。2)巖相學與地球化學巖相學與地球化學的研究,驗證了前人支離開的不同顏色或特征的噴發(fā)物應為同一期噴發(fā)。特別是八卦廟期噴發(fā),巖相學展示火口內(nèi)緣的八卦廟期堆積物內(nèi)具有大量熔孔的斑晶,這一特征與火口東北側(cè)的雜色空降堆積和火口周緣溝谷內(nèi)灰黑色火山碎屑流的斑晶特征完全一致;同樣,火山玻璃的主微量成分進一步驗證了天文峰頂?shù)狞S色浮巖與黑石溝下部的空降浮巖和日本海的b-j火山灰層為同一期噴發(fā),斑晶特征一致的八卦廟期噴發(fā)物在地化特征中也完全一致,驗證了雖堆積物顏色與特征不同但卻為同期噴發(fā)的認識。另外,千年大噴發(fā)中黑白色條帶狀浮巖的研究表明分別對應于千年大噴發(fā)的堿流巖和八卦廟期的粗面巖,進一步說明了八卦廟與千年大噴發(fā)的同期性。3)多方法的年代學綜合測定年代學的工作為進一步約束各期噴發(fā)時間,建立噴發(fā)序列提供支撐性數(shù)據(jù)。對小沙河大塊完整碳化木的考察認為其被切割死于千年大噴發(fā)的火山碎屑流中,系統(tǒng)樹輪校正測試認為千年大噴發(fā)的時間為946±3ad;在高精度40ar/39ar年齡和鋯石年齡約束下,認為氣象站期噴發(fā)時間為11.0±0.5ka;而天文峰期通過近火口的系列約束限定在42-61ka之間,借鑒日本海鉆孔所推測的50.6ka,認為此年齡是可靠的噴發(fā)年齡。通過這一系列的測試,爆炸式噴發(fā)階段的三期噴發(fā)時代得到了確定。熱點問題的討論:首先討論的問題是八卦廟期與千年大噴發(fā)的合并問題,一系列的證據(jù)包括:(1)兩者在地層關(guān)系上連續(xù)無風化堆積物等噴發(fā)間斷的證據(jù)存在;(2)黑白色條帶狀浮巖的地球化學研究指出了兩期噴發(fā)具有連續(xù)性;(3)八卦廟期噴發(fā)規(guī)模的重新認識說明了引用模糊史料的不可靠性;(4)日本海鉆孔中薄層火山灰b-tm同時具有兩者的巖漿成分。多方面的證據(jù)說明了千年大噴發(fā)和八卦廟期噴發(fā)同為946±3ad的噴發(fā)活動,命名也分別更新為了千年大噴發(fā)堿流質(zhì)階段和千年大噴發(fā)粗面質(zhì)階段。另外,在兩者巖漿房結(jié)構(gòu)認識中,認為兩者巖漿房在地下為封閉獨立的兩個巖漿體系,且在千年大噴發(fā)中兩者巖漿在通道內(nèi)發(fā)生了混合。其次,天池火山破火山口的形成問題也是討論的熱點。天文峰期作為天池火山造錐之后的首次大規(guī)模爆炸式噴發(fā),黃色空降浮巖直接壓蓋在殘余錐體和玄武巖之上的地層關(guān)系中得到驗證。另外,位于火口緣的浮巖內(nèi)大量大塊圍巖巖屑和火口內(nèi)緣千年大噴發(fā)之前的湖相堆積均進一步說明了破火山口的形成始于天文峰期,即形成于50.6ka。而此前認為的千年大噴發(fā),在噴發(fā)過程中對火口形貌進行了改造,使火口向西南方向得到擴展,這在火口形貌分析中得到好的解釋。另外,本論文還討論了爆炸式噴發(fā)階段的地下巖漿過程和特征。地球化學等一系列特征表明氣象站期與千年大噴發(fā)堿流質(zhì)階段為同一巖漿房的產(chǎn)物,而天文峰期與千年大噴發(fā)粗面質(zhì)階段似乎在巖漿演化中有密切關(guān)系;根據(jù)噴發(fā)序列所建立的時間關(guān)系,認為天文峰期的巖漿位于千年大噴發(fā)粗面質(zhì)階段的巖漿房之上且來源于粗面質(zhì)巖漿的演化;而千年大噴發(fā)堿流質(zhì)階段與氣象站期巖漿的來源仍不明確,但兩者來源一致是明確的。取得的新認識與進展:1)爆炸式噴發(fā)階段噴發(fā)序列的重新認識。此階段始于50.6ka,即始于晚更新世中期;且從那時開始,先后發(fā)生了兩次大規(guī)模的爆炸式噴發(fā)活動,即50.6ka的天文峰期噴發(fā)和946±3ad的千年大噴發(fā),和一次中等規(guī)模的弱爆炸式噴發(fā)活動,即11.0±0.5ka的氣象站期噴發(fā)。2)天池火口的形成問題。本文認為發(fā)生于50.6ka的天文峰期噴發(fā)活動是首次形成破火山口的事件,而在千年大噴發(fā)中,天池火口得到了進一步改造,向西南方向進行了擴展;同樣,天池水的形成也始于50.6ka,但在千年大噴發(fā)中水經(jīng)歷了更新。3)千年大噴發(fā)的重新認識。此前認為千年大噴發(fā)是一期廣泛分布的灰白色堿流質(zhì)巖漿噴發(fā);而經(jīng)過本論文的研究認為,千年大噴發(fā)經(jīng)歷了堿流質(zhì)階段和粗面質(zhì)階段。堿流質(zhì)階段與前人認識的千年大噴發(fā)一致,而粗面質(zhì)階段為前人認識的八卦廟期噴發(fā);粗面質(zhì)階段雖噴發(fā)柱高度等不及堿流質(zhì)階段,但多次脈沖式噴出巖漿的體積不亞于堿流質(zhì)階段的巖漿量,同樣火山灰飄落日本海等地。4)年代學方法的推進,對于天池火山第三階段的年代學(即極年輕火山巖)測定是一件令人難解的問題;而經(jīng)本論文的多方法聯(lián)合約束,使各期的噴發(fā)時間得到了綜合限定。并認為對于年輕火山巖定年,在經(jīng)過了測試技術(shù)的飛速發(fā)展后,通過嚴謹?shù)膶嶒灹鞒炭色@得良好的解決,建立可靠的噴發(fā)序列。研究意義:天池火山爆炸式噴發(fā)階段噴發(fā)序列的建立,加深了對天池火山晚期噴發(fā)活動的理解,對天池火山完整噴發(fā)歷史和演化過程的研究提供了資料,為科普宣傳提供了可信的數(shù)據(jù)和資料,同時也為未來災害的預警提供了科學判斷依據(jù)。本論文開展過程中的研究思路和方法,多為試探性的探索工作,所積累的經(jīng)驗和方法為我國薄弱的火山研究提供借鑒,也為未來工作提供技術(shù)和方法儲備。
[Abstract]:In this paper , a series of volcanic disturbance events in the east of Jilin Province and one of three large - scale volcanic eruptions in Changbaishan volcanic system are studied in this paper . In addition , the study on the formation of volcanic ash in the eight Diagrams shows that it is the first large - scale explosion - type eruption and the yellow air - reducing float is directly covered on the residual cone and the basalt . In this paper , it is believed that the eruption of Tianchi volcano in the third stage of Tianchi volcano is a very difficult problem .

【學位授予單位】：中國地震局地質(zhì)研究所
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P317

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本文編號：1521975