全新世以来长白山地区火山灰地层学研究

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长白山天池火山是东北亚大陆边缘一座重要的层状复式板内火山,火山活动始于晚新生代,晚全新世以来经历数次大规模的爆炸式火山喷发,例如千年大喷发和巨厚层黄色浮岩对应的火山喷发.在火山灰年代学领域,利用来源于长白山天池火山以及邻近的龙岗火山区火山喷发产生的火山灰相对较少.因此,本文结合两个火山区近源火山喷发产物和远源的火山灰记录,通过分析火山灰的地球化学组成以及年代学限定,主要得出以下几点认识:  (1)长白山千年大喷发灰色浮岩的光释光年龄与以往在山下利用放射性14C定年得到的结果一致,说明天文峰剖面的灰色浮岩为千年大喷发的产物.天池火山北坡天文峰巨厚的灰色-橘黄色浮岩的光释光年龄约为2.0ka,相对于40Ar-39Ar的结果偏年轻,可能受到后期千年大喷发的影响.根据野外剖面及光释光和放射性14C的定年结果,天池火山东坡的双目峰-老房子小山一带可能记录了天池火山自千年大喷发之后的喷发,例如历史记录的公元1702或者1668年的火山喷发,相应的火山灰具有粗面质的火山玻璃组成.  (2)长白山天池火山千年大喷发的西边界已经到达了其西侧约120km以外的龙岗火山区,火山灰层以肉眼不可见的显微火山灰形式存在于四海龙湾沉积物中,在四海龙湾各个钻孔中的等深位置均有发现.这层火山灰在沉积物大薄片下通过高倍显微镜可以进行观测,在龙岗地区的众多玛珥湖及其他沉积物中可以作为一层重要的等时标志.千年大喷发近源火山灰中的单斜辉石和铁钛氧化物微晶可以与四海龙湾记录的火山灰层相对比,这也为日后长白山火山各喷发层序区分与对比提供了新的参考手段.  (3)长白山天池火山千年大喷发的浮岩具有粗面质和流纹质两类火山玻璃,近源的天文峰剖面具有明显的这两个端元,天池火山西坡和南坡的浮岩没有类似天文峰的各层剖面,但是这两处的火山玻璃具有这两个成分端元之间的过度点,与远源的火山灰具有两个端元连续过度的成分特征类似.在天池火山东坡的双目峰-圆池-图们沿线一带的灰白色浮岩中也会混杂有深色的浮岩,这些浮岩的成分与南坡和西坡灰色浮岩中的暗色浮岩类似,也具有相似的火山玻璃成分.根据天池火山南坡、西坡以及天池东坡的空降浮岩的记录显示,散落于天池南坡顶部的黑色角砾应为千年大喷发的同期产物,而不是一次独立的喷发事件.  (4)利用火山玻璃的主量元素、微量元素和稀土元素组成,天池火山北坡天文峰剖面的灰色-橘黄色的浮岩与千年大喷发灰色浮岩可以区分开来.日本海过去200ka的大洋沉积物记录的有关长白山火山喷发的火山灰具有和长白山近代喷发物相似的火山玻璃组成,但是,就目前的火山灰记录,很难将天文峰剖面的橘黄色浮岩与日本海大约25ka的B-V火山灰进行关联,更难以将此年龄与此层橘黄色浮岩进行等效关联.  (5)长白山天池火山千年大喷发的火山灰已经到达了9000km以外的北极格陵兰冰盖,NGRIP和NEEM-S1-2001两个冰芯均有发现,并得以保存沉积.通过格陵兰冰芯的高精度纪年显示,这层火山灰的年龄应为公元940-941年(GICC05定年框架,修正结果为公元946-947年)或者公元945±4年(GISP2定年框架),给出了截止目前为止除历史文献记录最为精确的定年结果.  (6)格陵兰冰芯记录显示,在千年大喷发之下有一处明显的酸峰记录,应为公元十世纪中叶的冰岛Eldgjà火山喷发的结果,直接区分了这两次火山喷发.与千年大喷发火山灰同位的气候记录显示,千年大喷发的酸峰记录相对较低,不至于造成明显的全球性的气候环境影响,可能只是造成了小范围上的影响.另外,千年大喷发的时间正处于中世纪气候异常时期的开端位置,此层火山灰作为标志层,可以用于对比极地冰芯-大洋-大陆沉积环境对中世纪气候异常事件的反应.  (7)四海龙湾沉积物中除了发现有长白山千年大喷发的火山灰之外,在千年大喷发火山灰层下2-3cm和T1之上5-10cm都发现了两粒火山玻璃,火山玻璃的主量元素显示,其可能是来自于与俯冲作用相关的喷发产物,例如日本地区以及更北部的勘察加半岛一带,但是,尚未找到与其对应的已知的火山喷发来源.  (8)金龙顶子1600BP火山喷发在四海龙湾沉积物中沉降了大约8cm的火山灰,火山玻璃的主量元素、微量元素以及稀土元素可以与在金龙顶子火山以及周边的近源堆积物进行成分对比,而且火山玻璃化学组成均一性较差.
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