望天鵝火山研究進(jìn)展

張憶融

摘要：指出了望天鵝火山是長(zhǎng)白山地區(qū)唯一可與天池火山相媲美的中心式火山口，自20世紀(jì)80年代以來，對(duì)它的研究工作多圍繞地球化學(xué)開展，不夠全面。為此，基于復(fù)雜性科學(xué)理論，并結(jié)合物理、化學(xué)分方法，對(duì)望天鵝火山巖石的特征及其成因進(jìn)行了研究。以期為對(duì)相關(guān)科學(xué)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：火山;望天鵝;地球物理;地球化學(xué)

中圖分類號(hào)：P317

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944（2018）4-0056-02

1 引言

火山活動(dòng)作為一種地質(zhì)作用，自地球地質(zhì)運(yùn)動(dòng)以來便一直存在著，它參與了地球各個(gè)圈層的形成和演化，在這種地質(zhì)活動(dòng)作用下形成的火山，更是地球演化的漫長(zhǎng)地質(zhì)歷史時(shí)期遺留下來的不可再生的地質(zhì)自然遺產(chǎn)。猛烈的火山噴發(fā)會(huì)給人們帶來巨大的災(zāi)難，吞噬、摧毀大片土地;火山爆發(fā)時(shí)噴出的大量火山灰和火山氣體，會(huì)對(duì)氣候造成極大的影響，把大量生命、財(cái)產(chǎn)燒為灰燼。但同時(shí)，火山噴發(fā)也會(huì)給人類帶來諸多益處，如提供許多重要的礦產(chǎn)資源，將地球內(nèi)部的碳?xì)溲跫捌浠衔飵е恋乇?，從而為地球上生命的起源和演化提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

2 望天鵝火山的研究

2.1 研究背景

望天鵝火山是一座中心式噴發(fā)和溢流的玄武質(zhì)火山錐，海拔2051.4 m，是東北地區(qū)第二高峰，坐落在我國吉林省長(zhǎng)白縣與撫松縣的交界處，是漫江上游與長(zhǎng)白十五道溝至十九道溝水系的分水嶺，與長(zhǎng)白山天池火山以及位于朝鮮的南胞胎山火山鼎足而立[1-3]。20世紀(jì)80年代以來，大批學(xué)者對(duì)天池火山展開了系統(tǒng)的年代學(xué)巖石學(xué)、地球化學(xué)、構(gòu)造背景等研究[4-10]，而望天鵝火山的研究程度則相對(duì)較為薄弱，作為我國典型的晚新生代火山群之一[2，13～15]，有著重要的研究意義。

2.2 研究意義

對(duì)火山的研究，有助于增進(jìn)人們對(duì)殼幔物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)與深部運(yùn)動(dòng)過程的了解，幫助人們更好地確定大地構(gòu)造事件，確定火山噴發(fā)的性質(zhì)及原因，從而為火山資源、環(huán)境與火山災(zāi)害預(yù)警研究提供基礎(chǔ)，為火山資源的合理開發(fā)利用提供依據(jù)，并進(jìn)一步為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究提供依據(jù)。

2.3 研究進(jìn)展

作為長(zhǎng)白山新生代火山區(qū)的一部分，望天鵝火山地處東北撫順密山斷裂帶的東側(cè)，形成于中新世至上新世，先后噴出兩個(gè)火山巖漿演化旋回，早期為長(zhǎng)白期玄武巖粗面巖，晚期為望天鵝期玄武巖一紅頭山期粗安巖、粗面巖、堿流巖?；鹕藉F的底部及其外圍是一片廣闊的熔巖臺(tái)地，由長(zhǎng)白期火山巖構(gòu)成，在我國境內(nèi)主要分布于望天鵝火山錐體的西（至臨江），南（抵鴨綠江）部[1，11，12，16];根據(jù)文獻(xiàn)資料，對(duì)于望天鵝火山的研究于20世紀(jì)80年代開始展開。1987年，劉嘉麒對(duì)我國東北地區(qū)新生代火山巖進(jìn)行了年代學(xué)研究，期間采集了望天鵝火山區(qū)長(zhǎng)白縣十八道溝的玄武巖，最終得出該區(qū)玄武巖2.24 Ma的K- Ar年齡[17]。1989年劉祥等進(jìn)一步對(duì)長(zhǎng)白山地區(qū)新生代火山活動(dòng)進(jìn)行分期，認(rèn)為望天鵝火山是一個(gè)巨大的中心式噴發(fā)和溢流的玄武質(zhì)火山錐，長(zhǎng)白山南坡玄武巖的形成也主要基于望天鵝火山的噴發(fā)，并提出望天鵝火山主要活動(dòng)共分為三期，按時(shí)間先后順序劃分為長(zhǎng)白期（16.40±1.49 Ma）、望天鵝期（5.56±0.22 Ma）和紅頭山期（3.11±0.053 Ma）[18]。之后樊棋誠等于1998年對(duì)長(zhǎng)白山望天鵝新生代火山巖進(jìn)行了更為系統(tǒng)的研究，根據(jù)火山巖的野外產(chǎn)狀、K-Ar年齡測(cè)定結(jié)果等結(jié)合火山巖巖石學(xué)、地球化學(xué)以及年代學(xué)，提出望天鵝火山的形成可分為兩個(gè)階段：造盾和造錐;確定望天鵝火山活動(dòng)從早到晚分為三期：即長(zhǎng)白期（4.77～2.80 Ma），形成了造盾鉀質(zhì)粗面玄武巖，望天鵝期（2.7～2.69 Ma），形成了造錐的粗面巖，紅頭山期（2.67～2，12Ma），形成了堿性流紋巖;火山巖巖性變化表現(xiàn)為從粗面巖到玄武巖，玄武質(zhì)粗安巖、粗面巖到堿性流紋巖，具有與天池火山相似但又有別的雙峰式火山巖[19]，并對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了進(jìn)一步的分析研究，根據(jù)巖石學(xué)、REE、不相容元素和Nd、Sr、Pb同位素資料，認(rèn)為巖漿在演化過程中受到分離結(jié)晶作用的控制，早期的粗面玄武巖經(jīng)過結(jié)晶分異作用演化為堿性流紋巖，粗面玄武巖漿中的鐵橄欖石在這種強(qiáng)烈的結(jié)晶分異過程中受高溫氧化形成高鐵鐵橄欖石，從而造成本區(qū)火山巖缺失中性安山巖和粗安巖;指出望天鵝火山和天池火山具有相似的成因聯(lián)系，兩者屬同源巖漿演化產(chǎn)物[11]。陳曉雨等于2008年對(duì)望天鵝火山進(jìn)行了年齡測(cè)定和巖石地球化學(xué)分析，測(cè)年結(jié)果與前人基本一致，提出望天鵝火山錐體由玄武粗安巖和堿性流紋巖兩大類巖石組成，認(rèn)為這兩類巖石起源于同一地幔源區(qū)，堿性流紋巖是由玄武粗安巖經(jīng)過強(qiáng)烈結(jié)晶分異作用形成的[1]。2014年郭文峰等人根據(jù)火山巖的年齡、玄武巖地球化學(xué)成分和同位素比值結(jié)合能量約束、補(bǔ)給、混染、分離結(jié)晶算法模擬，天池火山與望天鵝火山噴發(fā)中心的玄武質(zhì)巖漿應(yīng)源于同一地殼巖漿房，但上地殼的構(gòu)造存在一定的差異，從而致使巖漿的遷移路徑和存儲(chǔ)區(qū)有所不同，因此玄武巖成分隨時(shí)間脈動(dòng)變化[22]。

3 結(jié)語

盡管如此，與長(zhǎng)白山天池火山以及東北其它地區(qū)的新生代火山相比，望天鵝火山的研究程度相對(duì)較薄弱，前人的研究工作也大多圍繞地球化學(xué)的研究方法，從而開展對(duì)望天鵝火山巖定年與成分分析工作，但在進(jìn)行化學(xué)分析時(shí)，檢測(cè)樣品會(huì)因?yàn)槿舆^程遭到破壞，并且現(xiàn)今化學(xué)分析結(jié)果多以造巖元素的氧化物重量百分?jǐn)?shù)給出，它與主要元素在巖石中的實(shí)際存在形式有著重大差別，造巖元素在巖漿中是以群居態(tài)組形式或礦物中的基因形式出現(xiàn)的，因此在利用這些化學(xué)分析結(jié)果時(shí)，需要進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算處理才能得到較為合理的解釋。同時(shí)，基于一批又一批地理學(xué)家的研究，人們逐漸發(fā)現(xiàn)地理學(xué)的研究對(duì)象是極其復(fù)雜的，鑒于此，使得地理學(xué)在理論研究方面始終跟不上地理學(xué)實(shí)踐的步伐。同時(shí)也正是源于此，地理學(xué)在理論研究的研究方法上找到了新的突破點(diǎn)——復(fù)雜性[20]。地理學(xué)所具有的復(fù)雜性這一特征使得人們?cè)谶M(jìn)行地理學(xué)研究時(shí)也需采用復(fù)雜性科學(xué)的研究方法?，F(xiàn)今，復(fù)雜性科學(xué)的研究已取得了一定的進(jìn)展。耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、超循環(huán)理論、突變論、復(fù)雜巨系統(tǒng)理論、復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論等的相繼提出，為人們對(duì)復(fù)雜性科學(xué)有了更進(jìn)一步的了解，也為人們?cè)趹?yīng)用該理論時(shí)提供了更多的思路[21]。復(fù)雜性科學(xué)的發(fā)展必將為人們對(duì)火山的研究帶來新的思路，新的發(fā)展和新的途徑。

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