望天鵝火山研究進展

張憶融

摘要：指出了望天鵝火山是長白山地區(qū)唯一可與天池火山相媲美的中心式火山口，自20世紀80年代以來，對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，對望天鵝火山巖石的特征及其成因進行了研究。以期為對相關(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：P317

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）4-0056-02

1 引言

火山活動作為一種地質(zhì)作用，自地球地質(zhì)運動以來便一直存在著，它參與了地球各個圈層的形成和演化，在這種地質(zhì)活動作用下形成的火山，更是地球演化的漫長地質(zhì)歷史時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)時噴出的大量火山灰和火山氣體，會對氣候造成極大的影響，把大量生命、財產(chǎn)燒為灰燼。但同時，火山噴發(fā)也會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)部的碳氫氧及其化合物帶至地表，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白縣與撫松縣的交界處，是漫江上游與長白十五道溝至十九道溝水系的分水嶺，與長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80年代以來，大批學(xué)者對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

對火山的研究，有助于增進人們對殼幔物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)與深部運動過程的了解，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)，并進一步為當?shù)亟?jīng)濟可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究提供依據(jù)。

2.3 研究進展

作為長白山新生代火山區(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，先后噴出兩個火山巖漿演化旋回，早期為長白期玄武巖粗面巖，晚期為望天鵝期玄武巖一紅頭山期粗安巖、粗面巖、堿流巖。火山錐的底部及其外圍是一片廣闊的熔巖臺地，由長白期火山巖構(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)文獻資料，對于望天鵝火山的研究于20世紀80年代開始展開。1987年，劉嘉麒對我國東北地區(qū)新生代火山巖進行了年代學(xué)研究，期間采集了望天鵝火山區(qū)長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年劉祥等進一步對長白山地區(qū)新生代火山活動進行分期，認為望天鵝火山是一個巨大的中心式噴發(fā)和溢流的玄武質(zhì)火山錐，長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共分為三期，按時間先后順序劃分為長白期（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年對長白山望天鵝新生代火山巖進行了更為系統(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階段：造盾和造錐;確定望天鵝火山活動從早到晚分為三期：即長白期（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]，并對這一現(xiàn)象進行了進一步的分析研究，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年對望天鵝火山進行了年齡測定和巖石地球化學(xué)分析，測年結(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區(qū)有所不同，因此玄武巖成分隨時間脈動變化[22]。

3 結(jié)語

盡管如此，與長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，從而開展對望天鵝火山巖定年與成分分析工作，但在進行化學(xué)分析時，檢測樣品會因為取樣過程遭到破壞，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數(shù)給出，它與主要元素在巖石中的實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，需要進行相應(yīng)的計算處理才能得到較為合理的解釋。同時，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)實踐的步伐。同時也正是源于此，地理學(xué)在理論研究的研究方法上找到了新的突破點——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在進行地理學(xué)研究時也需采用復(fù)雜性科學(xué)的研究方法。現(xiàn)今，復(fù)雜性科學(xué)的研究已取得了一定的進展。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，為人們對復(fù)雜性科學(xué)有了更進一步的了解，也為人們在應(yīng)用該理論時提供了更多的思路[21]。復(fù)雜性科學(xué)的發(fā)展必將為人們對火山的研究帶來新的思路，新的發(fā)展和新的途徑。

參考文獻：

[1]陳曉雨，劉嘉麒，郭正府，等.望天鵝火山巖石地球化學(xué)特征及其成因[J].巖石學(xué)報，2008，24（3）：2576～2584.

[2]李裕澈.1597年10月6日望天鵝火山噴發(fā)史料考[J].地震地質(zhì)，2013，35（2）：315～320.

[3]張會平，張培震，樊祺誠.河流裂點的發(fā)育及其溯源侵蝕：以鴨綠江一望天鵝火山區(qū)為例[J].中國科學(xué)：地球科學(xué)，2011，41（ 11）：1627～1635.

[4]田豐，湯德平.吉林省長白山地區(qū)新生代火山巖的特點及其成因[J].巖石學(xué)報，1989（2）：49～63.

[5]劉若新，李繼泰，魏海泉，等.1992.長白山天池火山——一座具潛在噴發(fā)危險的近代火山[J].地球物理學(xué)報，1992，35 （5）：661～664.

[6]劉嘉麒.長白山地區(qū)新生代火山活動研究[C]∥中國科學(xué)院地質(zhì)研究所，中國科學(xué)院地質(zhì)研究所1981屆碩士論文集.北京：北京科技出版社，1983：343.

[7]湯德平.吉林省白頭山火山巖的巖石學(xué)研究[J].中國地質(zhì)大學(xué)研究生院學(xué)報，1990，4（1）：64～77.

[8]鄭祥身.長白山地區(qū)新生代火山巖的成因演化特征[C]∥中國科學(xué)院地質(zhì)研究所.中國科學(xué)院地質(zhì)研究所1981屆碩士論文集.北京：北京科技出版社，1983：256.

[9]金伯祿，張希友.長白山火山地質(zhì)研究[M].延邊：東北朝鮮民族教育出版社，1994：20～77.

[10]解廣轟，王俊文，長白山地區(qū)新生代火山巖的地球化學(xué)研究[M]∥劉若新.中國新生代火山巖年代學(xué)與地球化學(xué).北京：地震出版社，1992：210.

[11]樊祺誠，劉若新，張國輝，等.長白山望天鵝雙峰式火山巖的成因演化[J]，巖石學(xué)報，1998，14 （3）：305～317.

[12]魏海泉.長白山天池火山[M].北京：地震出版社，2014.

[13]劉若新，樊祺誠，鄭祥身，等.長白山天池火山的巖漿演化[J].中國科學(xué)D輯：地球科學(xué)，1998（28）：226～231.

[14]Wang Y， Li C， Wei H， et al. Late Pliocene- recent tectonic setting for the Tianchi volcanic zone， Changbai Mountains，northeast China[J]. Asian Earth Sci， 2003（21）：1159～1170.

[15].樊祺誠，隋建立，王團華，等，長白山火山活動歷史、巖漿演化與噴發(fā)機制探討[J].高校地質(zhì)學(xué)報，2007 （13）：175～190.

[16]張輝煌，徐義剛，葛文春，等.吉林伊通一大屯地區(qū)晚中生代一新生代玄武巖的地球化學(xué)特征及其意義[J].巖石學(xué)報，2006，22（6）：1579～1596.

[17]劉嘉麒.中國東北地區(qū)新生代火山巖的年代學(xué)研究[J].巖石學(xué)報，1987，3（4）：21～31.

[18]劉祥，向天元，王錫魁，長白山地區(qū)新生代火山活動分期[J].吉林地質(zhì)，1989（1）：30～41.

[19]樊祺誠，劉若新，李大明，等.長白山望天鵝雙峰式火山巖K- Ar年齡意義[J].科學(xué)通報，1998，43（加）：2222～2225.

[20]蔡運龍.自然地理學(xué)的創(chuàng)新視角[J].北京大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2000， 36（4）：576～582.

[21]李雙成，王羊，蔡運龍.復(fù)雜性科學(xué)視角下的地理學(xué)研究范式轉(zhuǎn)型[J].地理學(xué)報，2010，65（11）：1315～1324.

[22]郭文峰，劉嘉麒，郭正府.長白山上新世以來玄武巖成分演變規(guī)律及其成因[J].巖石學(xué)報，2014，30（12）：3595～3611.