發(fā)布時間：2022-01-24 11:29

　　本文回顧并綜述了2011～2020年十年間我國在火山學和地球內(nèi)部化學領(lǐng)域的主要研究進展,包括:（1）進一步查明了我國新生代火山活動的時空分布特征,確定了火山噴發(fā)物的成因類型,建立了中國活動火山地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫;（2）深入研究了中國新生代火山巖成因,認為在地幔過渡帶中滯留板片的脫碳和脫水作用及相關(guān)的熔融和交代作用是板內(nèi)巖漿成因的主要驅(qū)動力,提出了東亞大地幔楔導致板內(nèi)玄武巖成因的深部熔/流體助熔機制;通過深源包體研究為中國東部深部巖石圈的改造和演化提供了新的約束;（3）對峨眉山和塔里木兩個二疊紀大火成巖省進行了進一步研究,揭示兩者的異同;（4）將我國活動火山監(jiān)測與災(zāi)害防御研究推向了新的高度;（5）開展了火山噴發(fā)模擬實驗與物理火山學的研究、建立了我國火山灰年代學的研究方法與測試手段,開展了火山學與地熱學的交叉學科研究,進一步拓展了我國火山學研究的廣度。本文還明確了學術(shù)組織在火山學學科發(fā)展中發(fā)揮的作用,并對我國火山和地球內(nèi)部化學領(lǐng)域的未來發(fā)展進行了展望。 

【文章來源】：礦物巖石地球化學通報. 2020,39(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：16 頁

【部分圖文】：

中國活火山分布示意圖

Li等(2016b, 2019)和徐義剛等(2018)發(fā)現(xiàn),同中國東部玄武巖由低硅和高硅兩個熔體端元混合而成,其中低硅玄武巖有高全堿、高CaO、TFeO和TiO2,高硅玄武巖具有低全堿、低CaO、TFeO和TiO2。除東北高鉀巖外,無論華北和東北,還是華南均共享一個相同的低硅組分,而高硅組分在三個區(qū)域的表現(xiàn)形式有差異。如前所述,低硅組分源區(qū)為含碳酸鹽的榴輝巖+橄欖巖地幔,其206Pb/204Pb值較典型HIMU玄武巖的偏低,Nd-Hf同位素具有(年輕的)太平洋洋殼特征,是較深(>300 km)熔融產(chǎn)物(徐義剛等,2018)。而高硅玄武巖的同位素組成表現(xiàn)出地區(qū)差異,其中華北具有EM1型富集組分特征,華南具有EM2型富集組分特點,而東北則兼有EM1和EM2兩種富集組分。目前,對高硅組分的成因認識還有分歧,但多數(shù)人認為是低硅熔體與巖石圈地幔相互作用的結(jié)果。Liu等(2016)研究發(fā)現(xiàn),東北新生代鉀質(zhì)玄武巖的地球化學特征與玄武巖的時空分布存在明顯的耦合關(guān)系。巖石圈越厚的地區(qū)產(chǎn)出的鉀質(zhì)玄武巖的MgO越高,K2O/Na2O值和Rb/Nb值越低,Sr-Nd同位素組成越虧損。晚期階段比早期階段噴發(fā)的玄武巖具有更高的Rb/Nb、Ba/Nb、K/Nb和Ba/La值。這些相關(guān)性表明,初始的富鉀、富硅熔體由軟流圈地幔中富集物質(zhì)的部分熔融產(chǎn)生,熔體在上升過程中與虧損的巖石圈地幔發(fā)生了不同程度的反應(yīng),從而轉(zhuǎn)變?yōu)殁涃|(zhì)玄武巖。此外,Wang等(2018)對山東新生代堿性玄武巖的研究發(fā)現(xiàn),在δ66Zn與其他元素和微量元素比值相關(guān)圖上弱堿性玄武巖呈現(xiàn)出從強堿性玄武巖組成向類似巖石圈地幔組成過渡的趨勢,據(jù)此他們指出這些玄武巖的地球化學組成的轉(zhuǎn)變是由貧硅熔體與巖石圈地幔相互作用的結(jié)果。玄武質(zhì)熔體的演化過程通常發(fā)生在淺部的巖漿房內(nèi)。然而,由于起源自不同富集組分(如輝石巖和碳酸鹽化橄欖巖)的巖漿具有不同的組成和性質(zhì),若它們在上升過程中相遇,兩者則可能發(fā)生反應(yīng),結(jié)晶出輝石和石榴子石,并產(chǎn)生新的巖漿組成。例如,富硅拉斑質(zhì)巖漿+貧硅堿性巖漿→富硅堿性巖漿+石榴子石+單斜輝石(Zeng et al., 2017)。這種拉斑質(zhì)巖漿與堿性巖漿之間的相互作用及其伴隨的巖漿深部演化過程可能是造成板內(nèi)玄武巖化學組成多樣性的一個重要機制。由此可見,在今后的研究中還應(yīng)重視大陸巖石圈地幔對中國東部新生代玄武巖地球化學組成的改造作用。

過去,火山灰年代學家的研究對象主要是毫米至厘米級肉眼可見的火山灰層,它們主要記錄了規(guī)模較大或者距離火山口較近的火山噴發(fā),而對一些規(guī)模小或距火山口較遠的噴發(fā),肉眼可見的火山灰方法往往難以發(fā)揮作用。自Dugmore(1989)在蘇格蘭泥炭中第一次提取到肉眼不可見的冰島火山灰層之后,顯微火山灰的重要性才逐漸得到關(guān)注(McLean et al., 2018)。顯微火山灰層覆蓋面積大,可以飄散至距離火山口數(shù)千公里以外的地區(qū)(Sun et al., 2014),因此是開展地質(zhì)學和考古學時間精確對比的重要對比。經(jīng)過近十年的努力,我國學者已經(jīng)掌握了顯微火山灰的提取技術(shù),并在中國科學院廣州地球化學研究所建立了我國首個顯微火山灰年代學實驗室,可開展相關(guān)的年代學研究,并逐步開始應(yīng)用到地質(zhì)學和古環(huán)境等領(lǐng)域。顯微火山灰年代學的關(guān)鍵是顯微火山灰的提取。過去學者嘗試了諸如酸化法、堿處理、燒失等各種方法,以從各類沉積物中獲得純凈的火山灰(圖3)。多年的實踐表明,重液浮選法(Blockley et al., 2005)能較好地提取沉積物中的含量極低的顯微火山灰,但缺點是較為耗時。此外還有一些學者嘗試利用間接手段如CT掃描和XRF來識別沉積物中的火山灰層。雖然這些方法可能識別出沉積物中的火山灰層,但在進一步分離提取火山灰方面仍顯不足。利用掌握的顯微火山灰提取技術(shù),我國學者已經(jīng)在東亞火山灰年代學的研究領(lǐng)域取得了若干重要進展。Chen 等(2016)、Sun等(2014,2015)分別報道了日本北部、我國四海龍灣、格陵蘭冰芯中發(fā)現(xiàn)的長白山千年噴發(fā)顯微火山灰(B-Tm),證明該火山灰層在東北亞地區(qū)均有廣泛分布,是重要的等時標志層。同時,格陵蘭冰芯年代學為限定這次火山噴發(fā)的年齡提供了重要證據(jù),其噴發(fā)發(fā)生在公元946～947年(Sun et al., 2014)。Chen等(2019)報道了日本北部首個高分辨率顯微火山灰地層記錄,顯著擴展了區(qū)域內(nèi)數(shù)層關(guān)鍵火山灰標志層的分布范圍,并首次在日本沉積記錄中識別到來自俄羅斯勘察加半島、甚至是印度尼西亞的顯微火山灰。Sun 等(2018)結(jié)合長白山近源火山灰、長白山地區(qū)湖泊沉積物火山灰、日本水月湖的火山灰記錄,限定了長白山氣象站期的噴發(fā)年齡距今約8 100年,證明了這次噴發(fā)的火山灰可以從中國東北地區(qū)擴展至日本列島中部。

【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：3606492