東北龍崗火山區(qū)孤山屯泥炭中顯微火山灰的發(fā)現(xiàn)及其意義

趙宏麗 劉嘉麒

1)中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所，西安 710075

2)中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029

東北龍崗火山區(qū)孤山屯泥炭中顯微火山灰的發(fā)現(xiàn)及其意義

趙宏麗1)劉嘉麒2)

1)中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所，西安 710075

2)中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029

孤山屯位于東北龍崗火山區(qū)，距離長白山天池火山200km，在沉積物深度40～43cm處發(fā)現(xiàn)少量火山灰顆粒，其形態(tài)不規(guī)則，呈多氣泡狀、薄板狀、尖角狀結(jié)構(gòu)，屬原生火山灰。電子探針分析結(jié)果顯示其屬于堿流質(zhì)火山噴發(fā)，而不同于龍崗地區(qū)第四紀(jì)火山活動(dòng)的特征。通過AMS14C年齡所建立的年齡模式推斷孤山屯沉積物深度40～43cm(即發(fā)現(xiàn)火山灰的層位)處的年齡應(yīng)為260～420 cal a BP，這與史料記載的天池火山公元1702年、1668年和1597年的噴發(fā)年齡較接近，而且公元1702年、1668年和1597年主要為堿流質(zhì)巖漿噴發(fā)，與孤山屯沉積物中發(fā)現(xiàn)的火山灰的地球化學(xué)特征也相吻合，進(jìn)一步證明孤山屯沉積物深度40～43cm處的少量火山灰應(yīng)來源于天池火山千年大噴發(fā)后的公元1702年、1668年和1597年噴發(fā)。關(guān)于天池火山公元1702年、1668年和1597年噴發(fā)的記錄比較少，這3次小規(guī)模的噴發(fā)發(fā)生于天池火山千年大噴發(fā)之后，且其噴發(fā)物的特征與天池火山千年大噴發(fā)的特征比較接近，卻亦有不同之處。因此，在對沉積物中火山灰的探尋研究工作中，若發(fā)現(xiàn)了來自公元1702年、1668年或1597年的火山灰顆粒，可對其下部地層做更為細(xì)致的分樣以及火山灰提取工作，這對未來在研究區(qū)域?qū)ふ议L白山天池火山千年大噴發(fā)的記錄有很大的幫助。如果天池火山大噴發(fā)的噴發(fā)物在龍崗火山區(qū)更多的沉積物中發(fā)現(xiàn)，便可在該地區(qū)建立非常穩(wěn)固的火山灰年代地層學(xué)框架，為地層對比和追蹤火山演化歷史提供時(shí)間依據(jù)，最重要的是多種測年方法的應(yīng)用可為記錄氣候環(huán)境提供準(zhǔn)確的高分辨率時(shí)間標(biāo)尺，而這對于過去全球變化研究亦非常重要。

孤山屯 顯微火山灰 電子探針分析 火山灰年代學(xué)

0 引言

火山灰的研究作為探討古氣候和古環(huán)境的一種手段，近10年來引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注(Marfil et al.，1998;Kramer et al.，2001;Grevenitz et al.，2003;Hints et al.，2006;Huff，2008;Su et al.，2008)。氣候?qū)W和古環(huán)境學(xué)的研究表明，火山噴發(fā)可以導(dǎo)致某一區(qū)域內(nèi)短期的氣候變化或者對冰期產(chǎn)生強(qiáng)烈影響(Baillie et al.，1988)。同時(shí)，火山灰層的成因機(jī)制決定了其空間分布的等時(shí)性和廣泛性。因此，火山灰的地層學(xué)特征和精確定年，具有重要的地層對比意義(鐘蓉等，1996;孫善平等，2004;Desmares et al.，2007)。

火山爆發(fā)時(shí)噴射到大氣中的所有固體物質(zhì)被稱為火山碎屑物。在爆發(fā)性的火山活動(dòng)中，固體石塊和熔漿被分解成細(xì)微的粒子(直徑＜2mm)而形成火山灰。粒徑＞2mm的火山碎屑物會(huì)在火山爆發(fā)后的幾分鐘至幾天內(nèi)沉降下來，而粒徑＜2mm的火山灰一般可在空中漂浮數(shù)月甚至數(shù)年，但火山灰的沉積過程在地質(zhì)時(shí)間尺度上仍然是瞬時(shí)的。

同時(shí)，在風(fēng)力和風(fēng)向以及火山噴發(fā)規(guī)模、火山灰類型等因素的控制下，火山灰可以大范圍擴(kuò)散并沉降在冰川、海洋、湖泊、黃土之上。例如，1259年墨西哥El Chichon火山噴發(fā)的火山灰飄落到格陵蘭島和北極的冰蓋之上(Palais et al.，1992);1815年印度尼西亞的Tambora火山灰在平流層里漂浮了數(shù)年(Sigurdsson et al.，1983;Stothers et al.，1984;Dai et al.，1991);長白山天池火山千年大噴發(fā)的火山灰在日本島已有發(fā)現(xiàn)(Machida et al.，1990);1991年P(guān)inatubo火山噴發(fā)的火山灰環(huán)繞了地球數(shù)圈(Stenchikov et al.，1998;Kirchner et al.，1999)。

火山灰沉降過程的瞬時(shí)性(地質(zhì)時(shí)間尺度)和空間范圍的區(qū)域性乃至全球性，使得同一次火山爆發(fā)所產(chǎn)生的火山灰在其覆蓋的整個(gè)地理區(qū)域之內(nèi)可形成一個(gè)空間上的等時(shí)標(biāo)志層(面)，從而為該區(qū)域內(nèi)不同環(huán)境中地層序列的定年及對比提供統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)尺。尤其是可作為難以定年地區(qū)的地層序列確定及對比的時(shí)間標(biāo)志層(Ruddiman et al.，1972;Westgate et al.，1981;Bjorck et al.，1992;Haflidason et al.，1995;Wohlfarth，1996)。

除了對沉積物中肉眼可見的火山灰的研究之外，近20年來，顯微火山灰的研究也飛速發(fā)展，使火山灰學(xué)從宏觀描述走向微觀視域的精細(xì)研究。1989年，Dugmore在其文章中首次提到對沉積物中肉眼看不到的火山灰的識別，并把這種火山灰稱為顯微火山灰(cryptotephra)。這一研究成果引起了北歐、斯堪的納維亞、冰島(Pilcher et al.，1992，1996;Wastegard et al.，2000;Hall et al.，2002，2005)、日本(Machida et al.，2002)、新西蘭(Froggatt，1983;Gehrels，2006)、俄羅斯(Braitseva et al.，1997)等國家火山灰科學(xué)工作者的興趣(Davies et al.，2002，2007，2008;Turney et al.，2004a，b)。

一般而言，不同火山、乃至同一火山不同期次噴發(fā)的火山灰在地球化學(xué)性質(zhì)方面均具有不同程度的差異。早期，對于火山灰層位的識別主要依靠火山噴發(fā)物所特有的顏色和巖石學(xué)特征。隨著測試技術(shù)的飛速發(fā)展，火山灰研究也從簡單定性描述，走向精細(xì)定量研究(Pilcher et al.，1992，1996;Hall et al.，2002，2005)。

利用電子探針分析技術(shù)，研究英國北部和愛爾蘭的泥炭地層沉積物中的火山灰的地球化學(xué)組成和性質(zhì)，結(jié)果顯示上述地區(qū)兩層火山灰的地球化學(xué)性質(zhì)，分別類似于冰島Hekla火山在公元1104年和公元1510年的噴發(fā)物。這一研究結(jié)果限定了英國北部和愛爾蘭的泥炭地層中兩期火山灰的精確年代(Blackford，2000)，進(jìn)而建立了泥炭地層的年代格架。因此，利用地球化學(xué)研究成果，結(jié)合已有的火山噴發(fā)背景資料等來確定火山灰的來源，并進(jìn)行年代對比，從而建立區(qū)域地層年代格架成為火山灰研究的重要內(nèi)容。

火山灰年代學(xué)是進(jìn)行不同環(huán)境沉積地層對比、建立時(shí)間地層格架的最直接的手段，并已被廣泛應(yīng)用于古環(huán)境、古氣候及考古學(xué)等各種研究中?；鹕交覍舆€是重要的同位素測年等時(shí)標(biāo)志層，火山灰層測年和地層對比研究是建立可靠的地層劃分框架、以及許多地質(zhì)學(xué)研究的先決條件(Westgate，1981)。

1 地質(zhì)背景

中國東北地區(qū)晚新生代以來火山活動(dòng)極為頻繁，保存了大量的火山活動(dòng)記錄(劉嘉麒等，1987，1999;劉若新等，1998，2005;白志達(dá)等，1999，2006;樊祺誠等，1999，2002，2006)，也引起了眾多學(xué)者的關(guān)注與研究(劉祥等，1997，2006;魏海泉等，2000;劉強(qiáng)(中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所)等，2005;彭玉瓊等，2008;劉強(qiáng)等(中國地震局地質(zhì)研究所)，2008，2009;欒鵬等，2009;張秉良等，2009)。

天池火山是全球最具有潛在災(zāi)害性噴發(fā)危險(xiǎn)的火山之一，也是目前中國境內(nèi)規(guī)模最大、保存最為完整的新生代多成因復(fù)合火山(許東滿等，1993;金伯祿等，1994;魏海泉等，1995;劉祥等，1997;崔鐘燮等，2008)。天池火山海拔2 755m，其噴發(fā)后所形成的火山口湖——天池，海拔2 189m，最深達(dá)373m。史料記載天池火山在晚新生代以來曾經(jīng)噴發(fā)過數(shù)次，而規(guī)模最大、影響力最深的是公元1199—1200年的一次噴發(fā)(崔鐘燮等，2000)，也是近2000a來全球最大的一次噴發(fā)事件，其火山灰向東南漂浮并降落到日本海及日本北部地區(qū)(Machida et al.，1983，1990)。但是在距離天池火山西北方向僅200km的龍崗火山區(qū)內(nèi)，除了郭正府等(2005)曾在四海龍灣瑪珥湖中發(fā)現(xiàn)少量的天池火山灰外，關(guān)于天池火山噴發(fā)的西北邊界還鮮有報(bào)道。

龍崗火山區(qū)位于天池火山西北方向大約200km處，吉林省東南部的龍崗山脈兩側(cè)，界于輝南和靖宇縣之間，火山活動(dòng)始于新近紀(jì)(王雨鈞等，1980;劉嘉麒，1987)，更新世為鼎盛期，全新世以來仍有較強(qiáng)的噴發(fā)活動(dòng)，是中國近代活動(dòng)火山區(qū)之一(劉嘉麒，1988;劉祥等，1997;劉若新，2000;白志達(dá)等，2006)，也是長白山地區(qū)第二大火山區(qū)。在約1 700km2的范圍內(nèi)分布著100多個(gè)爆破成因的玄武質(zhì)火山渣錐和射氣巖漿成因的低平火山口——瑪珥湖(在龍崗火山區(qū)內(nèi)被稱為龍灣)(樊祺誠等，2002)，主要有小龍灣、二龍灣、大龍灣、三角龍灣、東龍灣、南龍灣、龍泉龍灣和四海龍灣等，以及孤山屯沼澤地和干涸的瑪珥湖旱龍灣(圖1)。

位于龍崗火山區(qū)內(nèi)的孤山屯沼澤地，海拔約500m，近圓形，直徑約1 000m，北高南低，周圍被高600m以上的玄武巖臺(tái)地所包圍，東南部有個(gè)小的出水口，沼澤地發(fā)育了約7m厚的泥炭沉積，并且終年積水不干。該沼澤地所處地帶年均溫度3℃左右，1月平均溫度-16℃，7月平均溫度21℃，年降水量700mm，全年無霜期135～150天，屬于溫帶。地面上主要生長著各種水蘚、苔草、樺灌叢等，沼澤的周圍稀疏生長一些次生植被，主要有樺、柳、胡桃等(劉金陵，1989)。此地亦毗鄰長白山天池火山，非常有利于火山灰研究工作的開展(研究區(qū)地理位置見圖1)。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 樣品采集

利用D-section鉆機(jī)在孤山屯沼澤地打鉆，深673cm(圖2)。D-section鉆機(jī)在全新世泥炭地的采樣中具有非常突出的優(yōu)點(diǎn)，鉆機(jī)獲取未受擾動(dòng)的沉積物的大部分表面出露在刮刀上，非常有助于識別沉積物的類型、腐殖化程度、顏色、分帶等。在野外采集沉積物樣品時(shí)嚴(yán)格使用了不干擾沉積物層序的采樣方法，在泥炭地進(jìn)行初步的鉆孔實(shí)驗(yàn)，選取沉積厚度大且完整的沉積序列，避免地方性花粉的影響，避開被懷疑有過沉積擾動(dòng)的地點(diǎn)。用塑料外套管收集巖心柱，標(biāo)注好采樣地點(diǎn)、位置、深度以及地層序列的上下端，用聚乙烯薄膜包裝巖心并密封好，用堅(jiān)固的箱子運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室冷藏，以便在實(shí)驗(yàn)室更準(zhǔn)確、更細(xì)致地進(jìn)行巖心取樣。

2.2 室內(nèi)研究

2.2.1 火山灰的提取

在確保盡量減少樣品污染的情況下，在實(shí)驗(yàn)室對樣品進(jìn)行1cm間隔的分樣，之后的步驟如圖3，共分析樣品670個(gè)。

圖1 研究區(qū)地理位置圖Fig.1 Location of the research area.

由于樣品中泥炭含量比較高，因此在火山灰的提取上采用了燒失法(Pilcher et al.，1992)和重液浮選法(Turney，1998)(圖3)。燒失法是將樣品在550℃下加熱2h，以除掉有機(jī)質(zhì)，冷卻后再用10%HCl浸泡12h，以去除可溶性無機(jī)鹽。由于孤山屯樣品中硅藻的含量相對較高，對于鏡下鑒定火山灰造成了一定干擾，所以試驗(yàn)中采用5%KOH在90℃水域加熱1h，既去除了硅藻又使得火山灰物質(zhì)不溶蝕(Rose et al.，1994)。經(jīng)過以上前處理的樣品用10μm的篩網(wǎng)進(jìn)行過濾，為之后采用重液浮選法進(jìn)行火山灰樣品的提純工作做準(zhǔn)備。

燒失法和稀堿法可以去除沉積物中的有機(jī)質(zhì)和生物硅，但是湖泊的沉積物中尚含有大量的礦物，因此采用重液浮選法進(jìn)行分離。重液為Na6(H2W12O40)·H2O溶液，其密度＜2.3g/cm3時(shí)沒有火山灰漂浮，而當(dāng)重液密度＞2.45g/cm3時(shí)有較多堿流質(zhì)火山玻璃漂浮，密度＞2.75g/cm3時(shí)開始有玄武質(zhì)火山玻璃漂浮(Turney，1998)，因此本研究在密度的選擇上采用了2.5g/cm3。為了盡可能地不遺漏火山灰，在具體試驗(yàn)中，樣品的上清液和下清液均在鏡下進(jìn)行檢驗(yàn)。

圖2 孤山屯剖面地層柱狀圖Fig.2 Stratigraphic column of the Gushantun section.

2.2.2 鏡下鑒定

經(jīng)過重液浮選的樣品的上清液和下清液均在Olympus BH-2顯微鏡下逐一查看，在沉積物深度40～43cm處發(fā)現(xiàn)少量火山灰，無色透明且有氣泡(圖4 a)，在其他層位未發(fā)現(xiàn)火山灰。

2.2.3 掃描電鏡及電子探針分析

為了確定孤山屯沉積物中發(fā)現(xiàn)的火山灰的來源，我們對其進(jìn)行了仔細(xì)的地球化學(xué)分析。將經(jīng)過上述前處理的火山灰樣品滴在溫暖的毛載玻片上蒸干，用一薄層環(huán)氧樹脂覆蓋(araldite MY 778和hardener HY 956的混合物)，然后先用6μm的金剛砂磨光，再依次使用3μm、1μm的金剛砂打磨，直到火山玻璃暴露且處于同一個(gè)平面上，之后加上碳衣便可進(jìn)行電子探針測試。

掃描電鏡與電子探針測試工作在英國女皇大學(xué)(Queen's University Belfast)完成，儀器型號為JEOL FEGSEM 6500F，儀器操作條件為:電流20nA，加速電壓為15kV，電子束斑直徑為5μm。

JEOL FEGSEM 6500F電子探針在分析樣品時(shí)使用了能譜分析與波譜分析。其優(yōu)勢在于可以通過能譜分析快速而精確地測定含量高的元素。而含量低或易揮發(fā)的元素則可選用波譜分析測定。例如，與其他的分析程序相比，該電子探針可以設(shè)置首先采用波譜分析鈉、鎂、錳和鈦含量，其他元素含量則采用能譜分析獲得。這種方法大大降低了實(shí)驗(yàn)室分析誤差(Coulter et al.，2010)，保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。

2.2.4 AMS14C年齡測定

孤山屯沉積物剖面中多個(gè)層位都保留了陸生植物的葉片和樹枝，經(jīng)過挑選，9個(gè)不同層位的陸生植物殘?bào)w樣品分別在英國女皇大學(xué)(4個(gè))和日本東京大學(xué)(5個(gè))的AMS14C實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了AMS14C年齡測定，其結(jié)果如表1。所有AMS14C年齡均用基于IntCal09數(shù)據(jù)庫(Reimer et al.，2009)的程序進(jìn)行了校正，表中的校正年齡為獲得校正后的日歷年齡(以cal a BP表示)。根據(jù)這9個(gè)AMS14C年齡建立了深度-年齡模式(圖5)。

3 討論與結(jié)論

圖3 沉積物樣品中火山灰的提取方法(據(jù)Pilcher et al.，1992;Turney，1998)Fig.3 Methods for extracting tephra from sediment samples(after Pilcher et al.，1992;Turney，1998).

圖4 顯微鏡下孤山屯沉積物中的堿流質(zhì)火山灰顆粒(a，b，c)與長白山天池表土樣品中堿流質(zhì)火山灰顆粒(d)對比(Hongli Zhao，2010)Fig.4 Photographs of tephra shards from Gushantun sediment(a，b，c)and Tianchi volcano type material(d).

表1 長白山孤山屯剖面AMS14C測年數(shù)據(jù)表Table 1 AMS14C data from Gushantun，Changbaishan

圖5 孤山屯剖面年齡深度曲線Fig.5 Age-depth plot of Gushantun section.

掃描電子顯微鏡觀察顯示，孤山屯沉積物中發(fā)現(xiàn)的火山灰形態(tài)不規(guī)則，呈多氣泡狀、薄板狀、尖角狀結(jié)構(gòu)，與長白山天池表土樣品中火山灰顆粒(Hongli，2010)的形狀很相似(圖4)。這說明它們屬于火山噴發(fā)后直接沉積到孤山屯沼澤地中的產(chǎn)物，沒有經(jīng)過再搬運(yùn)以及湖底生物和水流的擾動(dòng)，屬于原生火山灰，而且火山灰的SiO2和揮發(fā)分含量較高，顯示此次噴發(fā)的能量比較高。

對挑選的4粒新鮮火山灰顆粒進(jìn)行電子探針分析，SiO2變化為70.2%～70.98%，Al2O3變化為9.44%～9.73%，Na2O變化為3.55%～3.92%，K2O變化為3.83%～3.96%(表2)，且孤山屯沉積物中火山灰顆粒的投點(diǎn)位于流紋巖范圍內(nèi)(圖6)。該火山灰的平均化學(xué)組成與長白山天池火山千年大噴發(fā)所形成的火山灰的化學(xué)成分(Machida et al.，1990)以及郭正府等(2005)的研究結(jié)果相比，Al2O3、Na2O和K2O的含量均略低，但該火山灰與龍崗地區(qū)第四紀(jì)單一的粗面玄武質(zhì)噴發(fā)(于福生等，2003;Liu et al.，2009)成分明顯不同(圖6)。中生代時(shí)本區(qū)附近的地層中有中酸性火山巖(劉德來等，1994)，它們與長白山火山灰的成分相近，如果它們做為火山碎屑沉積到所研究的地層中，由于搬運(yùn)作用，火山灰顆粒在顯微鏡下不會(huì)呈現(xiàn)尖銳的棱角等原生火山灰的特征。因此，在孤山屯沉積物中發(fā)現(xiàn)的這些少量火山灰，既不可能是附近地層沉積而來，也不可能來源于龍崗地區(qū)，那么最有可能的來源應(yīng)當(dāng)是天池火山噴發(fā)。

根據(jù)火山地質(zhì)以及各種史料記載，距今5ka以來長白山天池火山曾有過多次噴發(fā)活動(dòng)(劉若新等，1998)。而距今1 000a的大噴發(fā)一直受到眾多火山研究者的關(guān)注，劉若新等(1998)對圓池附近的炭化木系統(tǒng)的14C測年，認(rèn)為天池火山最近的一次大噴發(fā)年代為公元1215年。劉嘉麒等(1999)通過對40余個(gè)不同地點(diǎn)的火山噴發(fā)物中的炭化木做14C測年，界定天池火山大噴發(fā)的年代為820～1489a BP。而崔鐘燮(2000)通過對相關(guān)歷史文檔的考證，認(rèn)為此次大噴發(fā)的年代在公元1199—1200年。天池火山除了千年大噴發(fā)外，史料還記載了公元1702年、1668年和1597年等小規(guī)模的噴發(fā)(崔鐘燮等，1995)。樊祺誠等(2006)對長白山天池火山噴發(fā)歷史的研究中指出，天池火山的堿流質(zhì)熔巖噴發(fā)活動(dòng)持續(xù)到晚更新世。進(jìn)入全新世后，堿流質(zhì)巖漿向更富硅、堿和揮發(fā)分演化，晚更新世—全新世是天池火山堿流質(zhì)巖漿的主噴發(fā)期。這就是為什么在孤山屯沉積物中發(fā)現(xiàn)的少量火山灰顆粒與天池火山大噴發(fā)的特征相近而又稍有不同的原因。

表2 孤山屯沉積物火山灰顆粒電子探針測試結(jié)果(wt%)Table 2 Geochemical composition of tephra shards in sediments from Gushantun(wt%)

圖6 孤山屯沉積物中火山灰、龍崗地區(qū)火山噴發(fā)物以及天池火山灰的TAS分類圖解對比(據(jù)Le Maitre et al.，2002)Fig.6 Classification of tephra from Gushantun，Tianchi volcano and Loanggang based on the total alkalis-silica(TAS)(data are normalized to 100%)(plot provided by Le Maitre et al.，2002).

本文通過AMS14C年齡所建立的年齡模式推斷孤山屯沉積物深度40～43cm(即發(fā)現(xiàn)火山灰的層位)處的年齡應(yīng)為260～420cal a BP，這與史料記載的天池火山公元1702年、1668年和1597年的噴發(fā)年齡較接近，而且公元1702年、1668年和1597年主要為堿流質(zhì)巖漿噴發(fā)，這與孤山屯沉積物中發(fā)現(xiàn)的火山灰的地球化學(xué)特征也吻合，進(jìn)一步證明了孤山屯沉積物深度40～43cm處的少量火山灰應(yīng)來源于天池火山公元1702年、1668年或1597年的火山噴發(fā)。

關(guān)于天池火山公元1702年、1668年和1597年噴發(fā)的記錄比較少，但是這3次小規(guī)模的噴發(fā)發(fā)生于天池火山千年大噴發(fā)之后，且其噴發(fā)物的特征與天池火山千年大噴發(fā)的特征比較接近，但亦有不同之處。因此在對沉積物中火山灰的探尋研究工作中，若發(fā)現(xiàn)了來自公元1702、1668和1597的火山灰顆粒，可對其下部地層做更為細(xì)致的分樣以及火山灰提取工作，這對未來在研究區(qū)域?qū)ふ议L白山天池火山千年大噴發(fā)的記錄有很大的幫助。如果天池火山大噴發(fā)的記錄在龍崗火山區(qū)更多的沉積物中發(fā)現(xiàn)，便可在該地區(qū)建立非常穩(wěn)固的火山灰年代地層學(xué)框架，為地層對比和追蹤火山演化歷史提供時(shí)間依據(jù)。最重要的是多種測年方法的應(yīng)用可為氣候環(huán)境記錄提供準(zhǔn)確的高分辨率時(shí)間標(biāo)尺，而這對于過去全球氣候變化研究又非常重要。

致謝 英國女皇大學(xué)Valerie Anne Hall教授在本文完成過程中給予了幫助及寶貴的建議，英國女皇大學(xué)的Paula Reimer教授和Maarten Blaauw博士在AMS14C年齡校正方面給予幫助，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的郭正府研究員、劉強(qiáng)博士亦等對本文提出了非常寶貴的意見，在此一并表示誠摯的謝意!

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CRYPTOTEPHRA DISCOVERED IN GUSHANTUN PEAT OF NE CHINA AND ITS SIGNIFICANCE

ZHAO Hong-li1)LIU Jia-qi2)

1)Institute of Earth Environment，Chinese Academy of Sciences，Xi'an 710075，China
2)Institute of Geology and Geophysics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China

Gushantun，200km to Tianchi volcano，is located in the Longgang volcanic area of northeastern China.Cryptotephra were discovered in the sediment at 40 ～43cm depth，and the particular shape，such as bubbles，flat and sharp rim，suggests that the tephra shards are the result of direct sinking to the bottom rather than the one of secondary transportation.Electron microprobe analysis showed that the volcanic ash was derived from rhyolitic lavas which are different from the characteristics of the Longgang area volcanism in Quaternary.

The age of the bed at depth 40～43cm in Gushantun is 260～420cal a BP calibrated by using AMS14C.This is very close to the Tianchi volcano eruptions which happened in 1702，1668 and 1597AD.Moreover，these three eruptions are all rhyolitic eruptions which have the similar characteristics with tephra shards detected in Gushantun.All of the information shows the Gushantun shards could come from Tianchi 1702，1668 or 1597AD eruptions.There are few records about these eruptions，however，they happened after the millennium eruption of Tianchi volcano(1199-1200AD)and have geochemical characteristics very close to that of the millennium eruption.In the future work，if the tephra shards of these three eruptions are discovered in the sediments，we can do more careful work as tephra subsampling and extracting in the underlying layers to look for the possible Tianchi tephra.This will be very helpful for searching tephra shards of the Tianchi millennium eruption in the research area.If more Tianchi tephra shards are discovered in Longgang volcanic area，the firm tephrochronology and tephrostratigraphy frame can be established to provide the time basis for stratigraphic comparison and trace the evolution of volcano eruption.Moreover，the use of multi dating methods could provide precise and higher resolution time scale for recording the climatope，which is very significant for studying the past global changes.

Gushantun，cryptotephra，electron microprobe analysis，tephrochronology

P317.3

A

0253-4967(2012)03-0516-15

10.3969/j.issn.0253-4967.2012.03.012

2012-03-29收稿，2012-06-25改回。

國家自然科學(xué)基金(41202260)資助。

趙宏麗，女，1978生，2010年在英國女皇大學(xué)獲得博士學(xué)位，助理研究員，現(xiàn)主要研究方向?yàn)榛鹕交夷甏鷮W(xué)地層學(xué)以及孢粉學(xué)，電話:029-88324671，E-mail:zhaohl@ieecas.cn。