中南阿拉斯加火山特征分析

大衛(wèi)·卡爾·施耐德 著；戴長(zhǎng)雷,楊朝暉 譯

(1.阿拉斯加大學(xué)安克雷奇分校，阿拉斯加州 安克雷奇 99508; 2.黑龍江大學(xué) 寒區(qū)地下水研究所，黑龍江 哈爾濱 150080；3.黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080)

中南阿拉斯加火山特征分析

大衛(wèi)·卡爾·施耐德1著；戴長(zhǎng)雷2,3,楊朝暉1譯

(1.阿拉斯加大學(xué)安克雷奇分校，阿拉斯加州 安克雷奇 99508; 2.黑龍江大學(xué) 寒區(qū)地下水研究所，黑龍江 哈爾濱 150080；3.黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080)

火山對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)地貌的塑造具有很大的作用，通過(guò)研究阿拉斯加中南部的火山特征有助于進(jìn)一步了解中南阿拉斯加的地質(zhì)構(gòu)造以及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。在梳理火山成因以及中南阿拉斯加火山分布情況的前提下，對(duì)阿拉斯加中南部地區(qū)的火山特征進(jìn)行了分析。指出：①?gòu)牡刭|(zhì)年齡的角度看，庫(kù)克灣火山群的火山都很年輕，所有的火山都不到200萬(wàn)年，且最年輕的圣奧古斯汀火山才不到1.9萬(wàn)年，雖然年輕，但是除了海耶斯火山以外，庫(kù)克灣地區(qū)的其他所有火山都很活躍。②蘭格爾火山群與庫(kù)克灣火山群差別很大，蘭格爾火山群是阿拉斯加最老的活火山，它們可以追溯到500萬(wàn)～1000萬(wàn)年前的中新世，而且蘭格爾火山群近期遠(yuǎn)不如庫(kù)克灣火山群活躍。③科珀河(銅河)流域還分布著大量的泥火山，熱水將細(xì)黏土沉積物從地下帶到地表，形成大量的泥漿。這些泥漿的中心地區(qū)一般沒(méi)有植物生長(zhǎng)，泥火山當(dāng)中最高的那座有300英尺高。除了這些泥火山之外，在格倫納倫以西約10英里的地方，還有一座數(shù)十英尺高、面積達(dá)數(shù)百平方米的泥火山。

火山；地質(zhì)；蘭格爾火山群；庫(kù)克灣火山群；中南阿拉斯加

1 區(qū)域火山特征

中南阿拉斯加的火山非?；钴S。中南阿拉斯加的火山分布在兩個(gè)地區(qū)，西邊的是庫(kù)克灣火山群，東邊的是蘭格爾火山群(圖1)。令人奇怪的是，在這兩大火山活躍區(qū)之間存在一個(gè)275英里的間隙。地質(zhì)學(xué)家們對(duì)這一間隙的成因至今還不能給出合理的解釋。

大多數(shù)火山是由于太平洋板塊向北美板塊下方俯沖造成的。當(dāng)密度相對(duì)較大的大洋板塊俯沖到密度相對(duì)較小的大陸板塊下方一定的深度時(shí)，它就會(huì)開(kāi)始熔融。板塊熔融后，生成密度較小的巖漿，這些巖漿會(huì)像一支巨大的羽毛一樣開(kāi)始向上涌起。這些巖漿在通過(guò)構(gòu)造節(jié)理和裂隙上涌的過(guò)程中，會(huì)將圍巖熔化。當(dāng)巨大的壓力得以釋放后，這些羽狀巖漿偶有到達(dá)并噴出地表者。噴發(fā)的火山灰和巖漿累積起來(lái)就形成了火山[1]。

盡管阿拉斯加現(xiàn)存的火山?jīng)]有這種情況，但是，火山確實(shí)還可以在板塊斷裂中心或地幔熱點(diǎn)之上形成。板塊斷裂中心就是像東非地區(qū)或者冰島地區(qū)那樣兩個(gè)板塊正在分離的斷裂帶。地幔熱點(diǎn)是指能夠?qū)⑵渖厦娴牡貧と刍牡蒯＿^(guò)熱區(qū)，夏威夷群島和黃石國(guó)家公園就位于這樣的地區(qū)。

2 庫(kù)克灣火山群

庫(kù)克灣火山群就是阿留申火山弧最東邊的部分。盡管太平洋板塊在阿留申海溝向北美板塊下方的俯沖過(guò)程中，沿著阿留申群島的區(qū)段角度很陡，但是，在這一俯沖帶的東部和北部，俯沖的角度變緩。太平洋板塊必須在北美板塊下方俯沖一段很長(zhǎng)的距離，才能熔融。因此，庫(kù)克灣火山群從俯沖區(qū)一直綿延了 200 多英里。有些庫(kù)克灣火山群的組成物質(zhì)是在整個(gè)基奈半島和庫(kù)克灣下方俯沖運(yùn)行后才再一次噴發(fā)到地表的。

阿拉斯加大多數(shù)的火山活動(dòng)是與太平洋板塊向北美板塊下方的俯沖相伴生的。這一俯沖帶之外的火山活動(dòng)較少。阿留申群島幾乎每年都有火山噴發(fā)。圖1 阿拉斯加全新世火山活動(dòng)分布圖

庫(kù)克灣火山群自北到南分布著海耶斯火山(并不僅限于阿拉斯加山脈北段的海耶斯山)、斯普爾火山、里道特火山、伊利亞姆納火山以及圣奧古斯汀火山(表1)。海耶斯火山在大約3500 a前最后一次噴發(fā)時(shí)已遭到很大程度的破壞，所以即使在空中發(fā)現(xiàn)它也不容易。其他的火山都可以從人口密集的庫(kù)克灣東岸清晰地看到。斯普爾火山位于安克雷奇西面托德里洛(Tordrillo)山脈的南端。里道特火山位于索爾多特納西面，而伊利亞姆納火山位于尼尼爾奇克的西面；這兩座火山都位于奇格米特山脈地區(qū)。高高聳立且形似圓錐的特征使得里道特火山和伊利亞姆納火山很容易與周邊不是火山的山峰區(qū)別出來(lái)。圣奧古斯汀火山是一個(gè)荷馬很容易看到的幾乎標(biāo)準(zhǔn)圓錐形的島嶼。將這些火山英文名稱的首字母從南到北連起來(lái)就是“AIRS”，這有助于將它們記住(圖2)。

從地質(zhì)年齡的角度看，這些火山都很年輕，所有的火山都不到200萬(wàn)年，且最年輕的圣奧古斯汀火山才不到1.9萬(wàn)年。與之形成對(duì)比的是，這些火山的下伏花崗巖基座的起源則可追溯到1.2億年前的侏羅紀(jì)。

表1 庫(kù)克灣火山群

除了海耶斯火山以外，庫(kù)克灣地區(qū)的其他所有火山都很活躍。其中，圣奧古斯汀火山最活躍，在過(guò)去的100 a間它至少噴發(fā)過(guò)7次，最近的一次噴發(fā)是在2006年。里道特火山1989年噴發(fā)過(guò)，斯普爾火山的克雷特峰火山口則在1992年噴發(fā)過(guò)。只有伊利亞姆納火山?jīng)]有歷史噴發(fā)記錄，但是火山附近好像與噴發(fā)相關(guān)聯(lián)的火山泥流年齡小于300 a，且在1996年記錄到該火山下方強(qiáng)烈的地震活動(dòng)[2]。

基奈半島西面的庫(kù)克灣火山群是太平洋板塊在阿留申海溝處向北美板塊下方俯沖的結(jié)果。俯沖的太平洋板塊在阿拉斯加山脈下方達(dá)到熔點(diǎn)。熾熱的巖漿上升而形成這些活火山。圖2 庫(kù)克灣火山群

這些火山噴發(fā)的大部分危害表現(xiàn)為順著火山側(cè)坡向周圍山谷沖下的超高溫火山碎屑流及火山灰對(duì)當(dāng)?shù)氐臍?。這些沖下山坡的火山碎屑流經(jīng)常與當(dāng)?shù)氐谋ㄈ谒旌显谝黄稹＝Y(jié)果導(dǎo)致下游河道中出現(xiàn)大量碎屑物并常有洪水發(fā)生。由于這些火山爆炸式噴發(fā)的特性，所以在這一過(guò)程中實(shí)際上并無(wú)太多巖漿產(chǎn)生。

庫(kù)克灣地區(qū)的人口中心區(qū)常常遭受到火山灰沉降，破壞整個(gè)地區(qū)的采油和交通。1989年里道特火山噴發(fā)期間，一架波音747飛過(guò)火山灰云區(qū)，四個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)引擎都失去了動(dòng)力，差點(diǎn)兒失事。在飛機(jī)下降數(shù)英里之后，機(jī)組人員才設(shè)法重啟了引擎，并安全地在安克雷奇降落。碰巧的是，我的祖母就乘坐了那趟班機(jī)，老太太還像往常那樣走下飛機(jī)，就當(dāng)什么大事都沒(méi)有發(fā)生一樣。

3 蘭格爾火山群

蘭格爾火山群都位于格倫納倫的東面。從格倫納倫，隱約可見(jiàn)1.2萬(wàn)英尺高的德拉姆火山龐然大物般矗立在科珀河(銅河)河谷。在德拉姆火山的北面就是1.6萬(wàn)英尺高的桑福德火山。位于桑福德火山北面且大約有桑福德火山一半高度的是坎皮塔爾火山。德拉姆火山東南方向是1.3萬(wàn)英尺高的蘭格爾火山。在納貝斯納路上就可以看到塔納達(dá)火山、賈維斯火山和戈登火山。布萊克本火山位于埃杰頓公路沿線。丘吉爾火山和博納火山位于麥卡錫村的東邊、阿拉斯加與加拿大的邊界附近(圖3)。

蘭格爾火山群與庫(kù)克灣火山群差別很大。兩處火山群都起源于亞庫(kù)塔特地體向阿拉斯加地體下方的俯沖，但是，在這種俯沖運(yùn)動(dòng)當(dāng)下貌似停止的情況下，本地區(qū)仍在進(jìn)行的火山活動(dòng)就很難全面解釋了。蘭格爾火山群近期遠(yuǎn)不如庫(kù)克灣火山群活躍。距今最近的噴發(fā)來(lái)自于約1500 a前的丘吉爾火山；那次噴發(fā)的規(guī)模很大，連在遠(yuǎn)離噴發(fā)中心400多英里以外的加拿大西北地區(qū)都沉降了

蘭格爾火山群當(dāng)前并不活躍。它們是亞庫(kù)塔特地體向阿拉斯加地體下方俯沖的產(chǎn)物。蘭格爾火山群主要位于科珀河(銅河)流域，這一地區(qū)到處可見(jiàn)壯麗的火山地貌。圖3 蘭格爾火山群

1英寸多厚的火山灰。當(dāng)前的活動(dòng)都是噴氣孔噴氣和火山口范圍內(nèi)的極小規(guī)模的噴發(fā)。蘭格爾火山群是阿拉斯加最老的活火山，它們可以追溯到500萬(wàn)～1000萬(wàn)年前的中新世。但是若與身下古生代的蘭格利亞巖石比起來(lái)，它們還年輕得很。

蘭格爾山區(qū)的火山活動(dòng)與庫(kù)克灣地區(qū)的火山活動(dòng)差別很大。盡管在遙遠(yuǎn)的古代發(fā)生過(guò)威力巨大的爆炸式噴發(fā)，但是近期的噴發(fā)則比較溫和，以火山口溢出巖漿流為特征。這些溢出的巖漿一邊順著山坡向下流動(dòng)一邊漸漸冷卻，并最終塑造出圓頂形的火山群[3]。由于巖漿經(jīng)常溢出，所以它們可以流出到30英里之外或者更遠(yuǎn)一些的地方。在有些地方，這樣的巖漿可以累積到300多英尺的厚度。有些巖漿向南流到圣伊萊亞斯山的山坡上，而圣伊萊亞斯山在火山噴發(fā)時(shí)還是一個(gè)尚未抬升的濱海平原(表2)。

4 泥火山

在格倫納倫附近的地下深處，不斷被加熱的地下水成為巖漿的冷卻介質(zhì)。被加熱的地下水?dāng)y裹著溶解在其中的礦物質(zhì)以及氣體不斷上升。熱水在上升的過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)埋藏于地下的古阿特納冰湖的湖床。湖床上的淤泥借機(jī)懸于熱水之中并隨水上行。在到達(dá)地表以后，泥漿就地沉積下來(lái)。經(jīng)年累月下來(lái)，以熱泥水出露地表為中心的地區(qū)就會(huì)沉積大量不停冒著熱水泡泡的泥漿。這些泥漿的中心地區(qū)一般沒(méi)有植物生長(zhǎng)(圖4)。

表2 蘭格爾火山群

盡管肯定沒(méi)有黃石國(guó)家公園里的那么壯觀，但是本地區(qū)的泥火山也是很有意味的。從理查森公路之格倫納倫到埃杰頓公路間的路段，向北面的德拉姆火山和格倫納倫之間的地區(qū)觀望，可以看到好幾個(gè)大型的泥火山。這些泥火山當(dāng)中最高的那座有300英尺高(圖5)。除了這些泥火山之外，在格倫納倫以西約10英里的地方，還有一座數(shù)十英尺高、面積達(dá)數(shù)百平方米的泥火山。從托爾索納野營(yíng)地沿著一條一英里長(zhǎng)的小路可以在這座泥火山上徒步[4]。

圖4 科珀河(銅河) 流域的一處泥火山

科珀河(銅河)流域分布著大量的泥火山。熱水將細(xì)黏土沉積物從地下帶到地表，形成大量的泥漿。圖5 中南阿拉斯加的泥火山分布圖

5 結(jié) 論

中南阿拉斯加的火山非?；钴S。中南阿拉斯加的火山分布在兩個(gè)地區(qū)，西邊的是庫(kù)克灣火山群，東邊的是蘭格爾火山群，兩處火山群都起源于亞庫(kù)塔特地體向阿拉斯加地體下方的俯沖。

庫(kù)克灣火山群自北到南分布著海耶斯火山(并不僅限于阿拉斯加山脈北段的海耶斯山)、斯普爾火山、里道特火山、伊利亞姆納火山以及圣奧古斯汀火山。從地質(zhì)年齡的角度看，這些火山都很年輕，所有的火山都不到200萬(wàn)年，且最年輕的圣奧古斯汀火山才不到1.9萬(wàn)年，雖然年輕，但是除了海耶斯火山以外，庫(kù)克灣地區(qū)的其他所有火山都很活躍。

蘭格爾火山群分布著德拉姆火山、桑福德火山、坎皮塔爾火山、蘭格爾火山、塔納達(dá)火山、賈維斯火山、戈登火山、布萊克本火山、丘吉爾火山和博納火山。蘭格爾火山群與庫(kù)克灣火山群差別很大，蘭格爾火山群是阿拉斯加最老的活火山，它們可以追溯到500萬(wàn)～1000萬(wàn)年前的中新世，而且蘭格爾火山群近期遠(yuǎn)不如庫(kù)克灣火山群活躍。

科珀河(銅河)流域還分布著大量的泥火山，熱水將細(xì)黏土沉積物從地下帶到地表，形成大量的泥漿。這些泥漿的中心地區(qū)一般沒(méi)有植物生長(zhǎng)，泥火山當(dāng)中最高的那座有300英尺高。除了這些泥火山之外，在格倫納倫以西約10英里的地方，還有一座數(shù)十英尺高、面積達(dá)數(shù)百平方米的泥火山。

[1] Connor, Cathy, O’Haire, et al. Roadside Geology of Alaska[M]. Missouri: Mountain Press Publishing Company, 1996.

[2] Reger R D, Pinney, et al. Catalog and Preliminary Analyses of Geologic Data Related to Middle to Late Quaternary Deposits, Eastern and Northern Cook Inlet Region, Alaska[R]. Alaska: Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys, 1996.

[3] Richter, Donald H, Rosenkrans, et al. Guide to the Volcanoes of the Western Wrangell Mountains, Alaska-Wrangell-St. Elias National Park and Preserve[R]. Washington: U.S. Geological Survey, 1995.

[4] Combellick R A. Paleoseismicity of the Cook Inlet Region, Alaska: Evidence from Peat Stratigraphy in Turnagain and Knik Arms[R]. Fairbanks: Division of Geological and Geophysical Surveys,1991.

Analysis of the volcanic features in Southcentral AlaskaWritten by David K.Snyder1; Translated by

DAI Changlei2,3, YANG Zhaohui1

(1.UniversityofAlaska-Anchorage,Anchorage99508,USA;2.InstituteofGroundwaterinColdRegion,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China;3.SchoolofHydraulic&Electric-power,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China)

volcanoes plays an important role on shaping the local geological landscape. Studying volcanic features in Southcentral Alaska can help further understand its geological structure. The paper analyzes the volcanic features in Southcentral Alaska on the basis of combing volcanic formation and its distribution. It points out: ①The volcanoes are geologically young: all are less than 2 million years old, and Mount Augustine, the youngest, is no more than 19000 years old. All of the volcanoes in the Cook Inter region, with the exception of Hayes, are active; ②The Wrangell volcanoes are considerably different from the Cook Inter volcanoes. They are the oldest active volcanoes in Alaska, dating to 5 or 10 million years ago in the Miocene Epoch and they are not nearly as active as though in the Cook Inter region; ③A number of mud volcanoes inhabit the Copper River Basin. Warm water brings fine clay sediment from underground to the surface, building large mounds of mud. The center of these are usually free of vegetation. The tallest of these is 300 feet high. Another mud volcano which is a few dozen feet high and a several hundred square yards in area lies about 10 miles west of Glennallen.

volcano; geology; Cook Inter volcanoes; Wrangell volcanoes; Southcentral Alaska

中科院寒旱所凍土工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目(SKLFSE201310)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(1202171)

大衛(wèi)·卡爾·施耐德(1969-)，男，美國(guó)阿拉斯加州安克雷奇市人，助理教授，主要從事自然地理及地理信息系統(tǒng)方向的科研和教學(xué)工作。

譯者簡(jiǎn)介：戴長(zhǎng)雷(1978-)，男，山東鄆城人，教授，主要從事寒區(qū)地下水及國(guó)際河流方向的教學(xué)及科研工作。E-mail:daichanglei@126.com。

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2096-0506(2017)03-0016-06