長白山天池火山造錐期中酸性 火山巖研究進(jìn)展

李萌萌徐智濤楊 帆孫立影

1）中國長春130117 中國地震局火山研究所

2）中國長春130117 中國地震局火山研究所火山學(xué)實驗室

在全球火山中，晚更新世以來有過活動的約有1 500 余座，其中環(huán)太平洋火山帶的火山分布數(shù)量最多且集中（約80%的火山噴發(fā)發(fā)生在該帶）。我國是晚更新世火山發(fā)育的國家之一，分布著數(shù)座活火山或具備噴發(fā)能力的休眠火山（Hickey，1982；Davies，1992；劉若新，2000）。長白山天池火山是我國境內(nèi)規(guī)模最大、保存最完整的新生代多成因復(fù)合火山，火山噴發(fā)過程大致可分為造高原階段、造盾階段、造錐階段和千年大噴發(fā)階段（Wei et al，2001）。

長白山天池火山錐坐落于上新世至早更新世玄武巖盾之上，錐體巖性主要以粗面巖、堿流巖為主，其次為少量玄武巖、流紋巖、英安巖和安山巖。有關(guān)錐體區(qū)范圍內(nèi)中酸性火山巖的成因、巖漿起源與演化和同期火山作用一直是國內(nèi)外火山學(xué)家研究的關(guān)注點。自20世紀(jì)90 年以來，經(jīng)過30 多年諸多地質(zhì)學(xué)家的努力，取得以下重要成果：①將火山錐體期火山巖年限定在0.61—0.02 Ma，成巖時代整體歸屬為早更新世至晚更新世末期，對天池火山造錐噴發(fā)持續(xù)整個更新世具有指示意義；②粗面巖和流紋巖大部分為堿性系列，小部分為玄武巖、英安巖、粗面巖、流紋巖為亞堿性系列，AFM 圖解顯示，粗面巖和流紋巖大部分屬鈉閃堿流巖，少部分屬堿流巖和玄武巖；③隨著巖漿的演化，巖性依次為基性玄武巖→中酸性粗面巖→酸性流紋巖，其SiO2含量與相應(yīng)CaO/Al2O3比值呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，而Rb、Nb、Zr 和Y 含量與MgO 含量之間表現(xiàn)出非線性負(fù)相關(guān)，Sr 與Ba 含量值與MgO 含量值呈正相關(guān)性。此外，它們對應(yīng)稀土元素中δEu 值從正異常變化至負(fù)異常，暗示了巖漿演化過程中發(fā)生了斜長石分離結(jié)晶或橄欖石和單斜輝石去除作用；④中—晚更新世流紋巖比粗面巖具有更高的稀土總量、LREE/HREE、LaN/YbN、La/Sm 和Gd/Yb 比值，可能說明造錐期巖漿演化過程發(fā)生了一定程度的結(jié)晶分異作用。

基于以上研究，對于天池火山造錐期，國內(nèi)外火山研究學(xué)者進(jìn)一步提出2 種火山噴溢機(jī)制：①天池火山造錐期由玄武質(zhì)巖漿演化而成，火山下存在一個不同于粗面巖質(zhì)和堿流巖質(zhì)的地殼巖漿房，或者說地殼巖漿房可能存在熔體分層結(jié)構(gòu)（Hickey et al，1982；孫春強(qiáng)，2008）；②造錐期噴發(fā)期間粗面質(zhì)巖漿發(fā)生的巖漿混合作用，促使了火山作用的發(fā)生（魏海泉等，2014；Pan et al，2020）。