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開展，不夠全面。為此，基于復雜性科學理論，并結合物理、化學分方法，對望天鵝火山巖石的特征及其成因進行了研究。以期為對相關科學研究提供參考。

關鍵詞：火山;望天鵝;地球物理;地球化學

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作用，自地球地質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，在這種地質活動作用下形成的火山，更是地球演化的漫長地質歷史時期遺留下來的不可再生的地質自然遺產。猛烈的火山噴發會給人們帶來巨大的災難，吞噬、摧毀大片土地;火山爆發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、財產燒為灰燼。但同時，火山噴發也會給人類帶來諸多益處，如提供許多重要的礦產資源，將地球內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基礎。

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和溢流的玄武質火山錐，海拔2051.4 m，是東北地區第二高峰，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，大批學者對天池火山展開了系統的年代學巖石學、地球化學、構造背景等研究[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組成、結構與深部運動過程的了解，幫助人們更好地確定大地構造事件，確定火山噴發的性質及原因，從而為火山資源、環境與火山災害預警研究提供基礎，為火山資源的合理開發利用提供依據，并進一步為當地經濟可持續發展戰略研究提供依據。

2.3 研究進展

作為長白山新生代火山區的一部分，望天鵝火山地處東北撫順密山斷裂帶的東側，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，由長白期火山巖構成，在我國境內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新生代火山巖進行了年代學研究，期間采集了望天鵝火山區長白縣十八道溝的玄武巖，最終得出該區玄武巖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和溢流的玄武質火山錐，長白山南坡玄武巖的形成也主要基于望天鵝火山的噴發，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的研究，根據火山巖的野外產狀、K-Ar年齡測定結果等結合火山巖巖石學、地球化學以及年代學，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為從粗面巖到玄武巖，玄武質粗安巖、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]，并對這一現象進行了進一步的分析研究，根據巖石學、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晶作用的控制，早期的粗面玄武巖經過結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系，兩者屬同源巖漿演化產物[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分析，測年結果與前人基本一致，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，堿性流紋巖是由玄武粗安巖經過強烈結晶分異作用形成的[1]。2014年郭文峰等人根據火山巖的年齡、玄武巖地球化學成分和同位素比值結合能量約束、補給、混染、分離結晶算法模擬，天池火山與望天鵝火山噴發中心的玄武質巖漿應源于同一地殼巖漿房，但上地殼的構造存在一定的差異，從而致使巖漿的遷移路徑和存儲區有所不同，因此玄武巖成分隨時間脈動變化[22]。

3 結語

盡管如此，與長白山天池火山以及東北其它地區的新生代火山相比，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，但在進行化學分析時，檢測樣品會因為取樣過程遭到破壞，并且現今化學分析結果多以造巖元素的氧化物重量百分數給出，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組形式或礦物中的基因形式出現的，因此在利用這些化學分析結果時，需要進行相應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家的研究，人們逐漸發現地理學的研究對象是極其復雜的，鑒于此，使得地理學在理論研究方面始終跟不上地理學實踐的步伐。同時也正是源于此，地理學在理論研究的研究方法上找到了新的突破點——復雜性[20]。地理學所具有的復雜性這一特征使得人們在進行地理學研究時也需采用復雜性科學的研究方法。現今，復雜性科學的研究已取得了一定的進展。耗散結構理論、協同學、超循環理論、突變論、復雜巨系統理論、復雜適應系統理論等的相繼提出，為人們對復雜性科學有了更進一步的了解，也為人們在應用該理論時提供了更多的思路[21]。復雜性科學的發展必將為人們對火山的研究帶來新的思路，新的發展和新的途徑。

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