西昆仑处于青藏高原西北缘, 该地区岩浆活动强烈, 形成了多个大小、 规模不等的碰撞后钾质火山岩群, 但这些钾质火山岩的岩浆作用过程依然不清晰。 为了研究西昆仑地区的岩浆作用过程, 文中选取了该区域的普鲁和康西瓦火山群作为研究对象, 对其火山岩进行了全岩主量元素含量、 斑晶结构和成分分析, 以及晶体大小分布(CSD)和岩浆结晶温压条件研究。 结果表明, 尽管两地的岩浆具有相似的源区, 但这2个火山群的岩石类型和矿物组成存在显著差异。 普鲁火山岩为一套粗安岩和玄武粗安岩的组合, 斑晶由斜长石、 橄榄石、 单斜辉石和少量斜方辉石构成; 康西瓦火山岩主要为响岩质碱玄岩, 斑晶矿物为单斜辉石、 黑云母和少量橄榄石及斜长石。 结合斑晶结构、 环带成分和CSD曲线形态分析认为, 普鲁火山岩经历了不同演化程度的岩浆混合; 而康西瓦火山岩仅发生了岩浆自混, 且减压造成了斑晶的大量熔蚀。 矿物-熔体平衡温压计计算表明, 普鲁火山岩的平衡温度为1 036~1 218℃, 平衡压力为5.1~9.9kbar, 对应的深度为19.4~37.3km; 康西瓦火山岩的平衡温度为1 154~1 282℃, 平衡压力为1.2~11.6kbar, 对应深度为4.3~43.7km。 康西瓦地区的平衡压力变化范围较大, 可能与所处的断裂带有关。 文中定量化研究了西昆仑地区的后碰撞钾质火山岩的岩浆作用过程, 补充了以往对该区域火山岩中斑晶CSD的研究, 揭示了岩浆在地壳岩浆储库内的运移和演化过程, 为青藏高原西北缘及其周边地区的火山活动研究提供了重要信息。
琼北作为中国最大的第四纪火山区之一, 其火山活动表现出多期、 多旋回的特征, 但位于其西北角的峨蔓火山岩的喷发时代依然存在争议。文中对峨蔓火山区展开了详细的火山地质及地貌调查, 并结合全岩主量元素分析及火山岩K-Ar年代学和贝壳14C年代学研究, 揭示了其火山活动时代和喷发特征等。峨蔓火山区包括笔架岭、 春历岭、 兵马角、 龙门激浪、 龙门灯塔及张屋等火山, 其火山喷发方式主要为溢流式喷发、 射汽-岩浆爆破式喷发和弱岩浆爆破式喷发。熔岩流几乎遍及整个火山区, 分布面积约为26.3km2; 基浪堆积物、 溅落堆积物以及火山渣分布范围较小, 仅限于龙门激浪-五彩湾和张屋村附近。峨蔓火山岩成分变化较大, 整体偏中性, 主要由玄武安山岩、 玄武粗安岩和粗安岩组成, 岩浆演化过程经历了橄榄石和单斜辉石的结晶分异。综合火山岩风化程度(球形风化、 红土层)、 火山地质与地貌特征(锥体形貌、 坡度)、 岩石学和地球化学特征(橄榄石斑晶蚀变、 全岩成分差异)以及K-Ar年龄(0.12~0.44Ma)和贝壳14C年代学结果((43.27±0.67)ka BP), 分析认为峨蔓火山区的火山活动时代应属于中、 晚更新世。
华北东部海兴一带出露2座第四纪火山, 即小山火山和大山火山, 并在边庄附近隐伏了火山岩。野外考察和室内分析显示: 小山火山为玛珥式火山, 喷发方式为射汽岩浆喷发, 影响范围仅限于火口附近, 喷发物为火山渣、晶屑和火山灰; 大山火山早期为爆破式喷发, 后有岩浆侵入, 喷发强度和规模均不大, 产生了火山渣、火山集块岩和致密熔岩颈。边庄隐伏火山岩为气孔状和致密火山岩及火山角砾岩, 喷发方式以弱爆破式喷发和熔岩流溢为主, 喷发时代为早更新世。小山火山渣和边庄隐伏火山岩成分为玄武质, 而大山火山岩SiO2含量低, 属于霞石岩。氧化物含量不显示线性关系, 说明它们之间不存在岩浆演化关系。3处火山岩均富集轻稀土, 边庄隐伏火山岩富大离子亲石元素, 无高场强元素Zr、Hf、Ti亏损, 大山和小山样品强烈富集Th、U、Nb和Ta, 明显负K和Ti。3处火山岩具有不同的岩石学和地球化学特征, 具有相对独立的火山结构, 虽均可能来自软流圈, 但明显经历了不同的岩浆活动过程。
全面系统地了解一座活火山的喷发特征与历史,对于预测其未来喷发形式及灾害性具有重要意义。长白山天池火山晚更新世或全新世以来存在3期大规模的喷发活动,天文峰期喷发与千年大喷发皆为典型的大规模的布里尼式爆炸喷发,而气象站期喷发方式却在爆炸式或溢流式的喷发类型上存在着激烈的争论。气象站期喷发物在遥感影像上表现为以气象站为寄生火口,向北流动长约5.4km,形貌上似一条熔岩流,但文中研究认为是小规模的脉冲式爆炸喷发而形成的岩层形态。主要依据为: 1)岩石成分为高黏度的酸性岩浆; 2)野外露头与剖面的薄层状堆积特征; 3)晶屑的棱角状破碎形态; 4)岩石的颗粒支撑结构。研究结果表明,气象站期的堆积物是爆炸喷发产生的碎屑物沿山坡以火山灰流的形式快速流动,在高温与高流速的剪切力作用下,火山灰流形成1套薄层状的熔结凝灰岩。因此,长白山天池火山晚更新世或全新世以来3期喷发活动均为爆炸式喷发,而非以前认为的爆炸—溢流—爆炸式喷发。
新疆于田县以南250km处的阿什库勒盆地内部,坐落着由10余座主火山和数十个子火山组成的阿什库勒火山群。该火山群海拔较高,气候恶劣,现今活动性未知。文中基于Envisat ASAR和ALOS PALSAR卫星影像资料,利用干涉图堆叠技术和短基线集合成孔径雷达干涉测量技术提取了阿什库勒火山群地区2003—2010年的地表形变场,并据此分析了火山的现今活动状态。结果表明,2008年于田地震之前(2003—2007年),阿什库勒火山群地区比较稳定,形变不明显; 2008年于田地震之后(2008—2010年),阿什库勒火山群地区整体有沿雷达视线方向隆升的态势,累积最大约1cm,为震后块体应力调整的结果,并非火山活动引起的地表形变。而于田地震地表同震破裂带北端则显示出了较强的东向水平运动和垂向下沉运动的形变态势,累积最大约6cm。
在长白山天池火口天文峰内壁发育数十m厚的爆炸式喷发堆积物,颜色各异.其中1套规模较大的黄色中弱熔结的粗粒浮岩空降堆积,堆积物碎屑粒径大,气孔大量发育,含有大粒径粗面岩岩块.文中对采于该套黄色堆积物的样品进行了全岩成分和显微结构特征分析,并与 "千年大喷发"的空降浮岩进行了对比.研究结果表明: 1)黄色浮岩与千年喷发的浮岩一样,属于碱性流纹岩,比千年喷发的灰白色浮岩略偏基性,可能由同一岩浆演化而来; 2)黄色浮岩呈泡沫状,由不同大小的气孔、气孔壁和少量斑晶组成,部分较大的圆形气孔沿斑晶周围发育,呈串珠状排列,流动特征明显,黄色浮岩的斑晶类型和气孔结构与千年喷发的灰白色浮岩类似; 3)已有扫描电镜和X射线衍射分析结果显示黄色浮岩中的长石参数与其他浮岩明显不同,可能是独立火山喷发事件的产物.上述岩石学证据表明,该套黄色堆积物是火山爆炸式喷发作用形成的浮岩空降堆积.
中低温对流型地热系统在阐明地区构造活动性、地热资源形成与分布、水-岩相互作用以及有用元素富集成矿等方面具有十分重要的意义。而水作为地热系统的载体,研究其同位素变化机制是分析此系统中水-岩相互作用和地热水来源的必要前提。文中统计了中国大陆前人发表的167个温泉水与同一地区冷水的氢同位素(δD值)资料,并讨论了这些温泉水与区域活动构造的空间分布关系。结果表明,温泉水δD值均低于同一地区冷水,且91.11%的温泉发育于活动构造周边。文中还对造成温泉水δD值低于冷水的原因进行了分析: 主要是水由地表向地下渗透的过程中,水分子H-D同位素产生分馏作用(深循环作用),且分馏速率与温度相关,温度越高H-D分馏作用越明显; 其次,对于围岩中含高岭土矿物的地区,水与高岭土的H-D同位素也可能发生交换反应,从而降低温泉水中D同位素的含量。
2011年5月4日至5月30日,由中国地震局地质研究所和新疆维吾尔自治区地震局组成的科考队,完成了2010年度地震行业专项 "新疆于田7.3级地震与阿什库勒火山综合科学考察"的野外综合科学考察。火山地质组通过对阿什库勒火山群的野外地质、地貌实地考察,初步查明了阿什库勒盆地新生代火山类型、数量、结构参数和火山活动历史,并且对该地区存在的一些有争议的问题,如阿什火山1951年5月27日喷发事件的报道、大黑山火山的喷发方式、高台山火山的存在与否等问题提供了野外证据。
文中主要探讨缅甸兰里岛泥火山灾害与成因机制,结合兰里岛地质背景以及泥火山活动现状,对在兰里岛东北部、中部以及西部所取3个泥火山采样点的样品进行粒度分析以及显微形貌分析,发现样品粒度在1～100μm之间,均呈单峰正态分布,粒径中值相近,粒度分布集中,分选较差,粒度对称程度呈很正偏态; 样品基质以泥质为主含有大量泥质碎屑、细小晶体碎屑以及少量气孔,并含有少量蚀变强烈的斜长石晶屑和辉石晶屑,可判定样品点物源相同。据此推断兰里岛普遍存在均匀泥质层作为泥火山喷发的统一物源。
碎屑的形貌参数是计算碎屑最终沉降速度公式中的一个重要参数,而以往在计算中只是把碎屑假设为球形或椭球形,未对其进行详细研究。通过对长白山天池火山千年大喷发产生的空降碎屑的形貌分析得到一些新的认识: 空降碎屑以浮岩为主,浮岩碎屑的形态不规则,从等轴状到拉长状,从次圆状到棱角状都有。随着浮岩碎屑粒径的减小,颗粒拉长现象明显,拉长碎屑的比例从15.02％上升到47.5％。并且,浮岩碎屑的粒度越小,颗粒棱角状越明显。通过对样品的形貌分析,得到其平均形态参数F=0.72。如果假设长白山天池火山千年大喷发浮岩碎屑为球形(F=1)时,计算的最终沉降速度是浮岩碎屑形态参数F=0.72时最终沉降速度的1.52倍,而当假设颗粒为椭球(F=0.5)时,计算的最终沉降速度是浮岩碎屑形态参数F=0.72时最终沉降速度的0.89倍。风速为10m/s时,不同形态参数的碎屑的沉积等厚线图显示,火山碎屑的扩散范围随着形态参数F值的减小而扩大。以上分析充分说明,碎屑的形貌特征对其最终沉降速度和扩散范围都具有较大的影响,今后在模拟火山碎屑扩散和灾害预测时应该充分加以考虑。
利用扫描电镜和能谱分析研究了长白山天池火山天文峰剖面全新世喷发物中长石表面风化溶蚀显微形貌和化学组成,结果显示: 天文峰剖面从顶部黑色浮岩向下到暗灰色浮岩中,长石表面发育风化溶蚀不同的显微形貌结构。其特征有,风化初期的溶蚀作用主要在双晶缝、解理缝等结构薄弱部位,形成规模较小的溶孔和溶缝等,随着风化溶蚀程度的增加,已经形成的溶蚀痕迹进一步扩大、合并、相互贯通而形成矩形溶孔或棱柱状溶孔。长石晶体上溶蚀痕迹的扩大受长石晶体各向异性的控制。天文峰剖面火山喷发物时代越早,长石颗粒表面风化溶蚀程度越强,结构越复杂; 火山喷发物时代越晚,长石颗粒表面风化溶蚀程度越弱,结构越简单。即长石表面风化溶蚀程度与火山喷发的时代具有一定的相关性。根据长石颗粒表面的显微形貌结构,认为漫江林场浮岩与天文峰剖面中灰色浮岩应是火山同一次喷发的产物。长石表面风化溶蚀度可以作为判定火山喷发精细序列的一个代用指标。能谱分析显示,较新鲜的长石表面与风化溶蚀的长石化学组成不同。长石风化溶蚀的显微形貌和化学组成反映了它是天然风化、溶解、淋滤,最后又有物质沉淀的自然成因。Fe元素则可能与微生物作用有关。详细研究长石表面的风化溶蚀特征,它将有可能成为从岩石微观方面探讨火山喷发后环境变化和火山喷发期次的一种新方法。
