论文部分内容阅读
近日,吉林大学教授刘祥等人在黑龙江五大连池的老黑山、火烧山附近首次辨认出火山爆发时由山崩形成的岩屑崩落堆积。岩屑崩落堆积是火山喷发碎屑堆积物的重要组成部分之一,近年来在世界范围内受到了火山学家的广泛重视。
自上世纪80年代后期,刘祥就开始研究五大连池火山群,特别是老黑山火山和火烧山火山。刘祥告诉《地球》记者,作为项目负责人,他先后完成了原地矿部地质行业科学技术发展基金项目“东北地区新生代火山喷发碎屑堆积物及矿产,环境意义研究”(项目编号88099),国家自然科学基金项目“东北地区第四纪火山喷发碎屑堆积物及其灾害研究”(项目编号49772140)等。
火山岩屑崩落堆积
正确识别火山碎屑物及相关的研究对于确定其形成方式(即成因或侵位机制)、探讨火山喷发物理过程及喷发模式、确定火山岩层序、正确阐明岩浆演化规律、评估预测火山灾害和潜在的油气储层等方面有着重要的意义。
国际上在研究第四纪火山,乃至整个新生代、中生代火山时,将火山碎屑堆积物或者火山碎屑沉积按形成方式划分为以下几种。即:火山喷发空中降落堆积物、火山碎屑流状堆积物、火山泥流堆积物、火山基浪堆积物和火山岩屑崩落堆积。
火山岩屑崩落主要是由于火山爆发或火山的构造不稳定引发的火山斜坡破裂,导致具有极大活动性的岩屑崩落,并以高速度(估计最大速度可达100m/s)越过火山翼部,前进很远的距离。
对于火山岩屑崩落堆积的研究要追溯到1980年5月18日的美国圣·海伦斯火山爆发。这次火山爆发瞬间导致岩屑崩落一横向爆炸—普林尼式喷发柱。爆发后的圣·海伦斯火山由之前的2950m变为2500m,火山顶崩掉约450m。岩屑崩落堆积前进最远距离高达24km,在宽2.4km的范围内形成了众多由崩落火山岩屑组成的小丘状地形。
此后,火山学家们开始重新检查在其他地方的类似的沉积,并认识到这种巨大变动的火山块体运动并非是他们以往认为的罕见的现象。随后,火山学家们先后在美国、西印度群岛、危地马拉和新西兰等地发现了火山岩屑崩落堆积。
老黑山、火烧山附近的小丘状沉积
老黑山火山西面、东面和东南面有数十座小丘,火烧山火山北面和东北面也有数十座小丘。最大的小丘高约17m,基座直径50m以上。最远的小丘距火山2km。
以往学界观点认为,老黑山和火烧山是公元1720~1721年喷发形成的火山。那次喷出的大规模碱性玄武岩(又称石龙岩)堵塞了乌德邻河故道,从而形成了五个堰塞湖,即今天的五大连池。
而对于这些小丘的成因此前在地学界和火山学界未能得到科学解释,曾有学者认为这些小丘是付火山(即同时喷发的小火山)。此次,刘祥等人的研究论文否定了这一观点。根据他们的研究结果显示,老黑山和火烧山是16万年前就已经形成的火山,公元1720年~1721年火山再次喷发,地下岩浆蓄积的异常强大的爆炸力,使两座火山先发生山崩,火山锥体一部分被崩碎,抛出数百米,甚至一到两公里,落地形成了若干大小不等的小丘。
这项研究重新确定了1720年~1721年的火山喷发模式,即岩屑崩落—熔岩溢流—斯通博里氏喷发柱,山崩为岩浆溢流打开了通道,奔腾喷涌的玄武岩浆凝固成石龙岩,继而形成喷发桂和空中降落堆积,并最终形成今天的老黑山和火烧山火山渣锥和火山碎屑席。
火山岩屑崩落的危害
火山岩屑崩落具有巨大的破坏力,像老黑山,火烧山这样的小型火山爆发,都能将锥体一部分崩出2km之外。而美国海拔4317m的沙斯特火山在中更新世的一次爆发,将部分锥体崩出49km之远。
据有关研究结果显示,公元1500年以来,火山岩屑崩落在全球发生过20多次。如此高频次和威猛的火山岩屑崩落必然会造成巨大的灾害。首先,岩屑崩落自身巨大的体积,异常快的侵位速度和可以爬高数百米越过障碍的活动性,其本身足以在大区域内造成灾害。而更为严重的可能接踵而至的更大的火山灾害。
1980年5月18目的圣·海伦斯火山爆发所引发的岩屑崩落使岩浆—热液系统切顶,突然减压,因此导致锥体横向爆炸,瞬间引发火山碎屑流,速度高达325m/s,火山北面600km2的森林被毁,从而成为上世纪最具灾难性的火山事件之一。
这次火山爆发共导致57人遇难,多数死于火山碎屑流。而崩落堆积侵位5小时后就直接转变为火山泥流,造成哥伦比亚河停航,6人死亡。
刘祥等人指出,像老黑山、火烧山这样的小火山,即使再发生岩屑崩落也不会造成很大的灾害。但像长白山火山这样巨型活火山情形就不同了。长白山火山海拔2749.2m,有研究认为,海拔2500m的火山发生岩屑崩落的几率75%。
刘祥等人的研究认为,一旦长白山火山再次爆发,发生岩屑崩落的可能性相当大,其本身可以在大范围内造成灾害。可能接踵而至的火山碎屑流也可以在火山方圆50~60km内造成灾害。此外。最为危险的是,火山口天池积水20.4亿m3,一旦山崩出现缺口,岩屑崩落堆积与天池水结合或接踵的火山碎屑流与天池水结合,转化为火山泥流,可沿松花江、图们江或鸭绿江中上游造成巨大灾难,不得不加以防范。
但是对于如何防范这种灾害,这篇文章并没有涉及。刘祥说:“主要研究了老黑山、火烧山火山的岩屑崩落堆积,小丘的成因及两火山1720年~1721年爆发的火山喷发模式。在讨论中谈到长白山火山一旦再次爆发产生岩屑崩落的可能性及可能酿成的灾害,也只是点到为止。至于采取什么有效措施,已超出了本文的原意和范围。”
自上世纪80年代后期,刘祥就开始研究五大连池火山群,特别是老黑山火山和火烧山火山。刘祥告诉《地球》记者,作为项目负责人,他先后完成了原地矿部地质行业科学技术发展基金项目“东北地区新生代火山喷发碎屑堆积物及矿产,环境意义研究”(项目编号88099),国家自然科学基金项目“东北地区第四纪火山喷发碎屑堆积物及其灾害研究”(项目编号49772140)等。
火山岩屑崩落堆积
正确识别火山碎屑物及相关的研究对于确定其形成方式(即成因或侵位机制)、探讨火山喷发物理过程及喷发模式、确定火山岩层序、正确阐明岩浆演化规律、评估预测火山灾害和潜在的油气储层等方面有着重要的意义。
国际上在研究第四纪火山,乃至整个新生代、中生代火山时,将火山碎屑堆积物或者火山碎屑沉积按形成方式划分为以下几种。即:火山喷发空中降落堆积物、火山碎屑流状堆积物、火山泥流堆积物、火山基浪堆积物和火山岩屑崩落堆积。
火山岩屑崩落主要是由于火山爆发或火山的构造不稳定引发的火山斜坡破裂,导致具有极大活动性的岩屑崩落,并以高速度(估计最大速度可达100m/s)越过火山翼部,前进很远的距离。
对于火山岩屑崩落堆积的研究要追溯到1980年5月18日的美国圣·海伦斯火山爆发。这次火山爆发瞬间导致岩屑崩落一横向爆炸—普林尼式喷发柱。爆发后的圣·海伦斯火山由之前的2950m变为2500m,火山顶崩掉约450m。岩屑崩落堆积前进最远距离高达24km,在宽2.4km的范围内形成了众多由崩落火山岩屑组成的小丘状地形。
此后,火山学家们开始重新检查在其他地方的类似的沉积,并认识到这种巨大变动的火山块体运动并非是他们以往认为的罕见的现象。随后,火山学家们先后在美国、西印度群岛、危地马拉和新西兰等地发现了火山岩屑崩落堆积。
老黑山、火烧山附近的小丘状沉积
老黑山火山西面、东面和东南面有数十座小丘,火烧山火山北面和东北面也有数十座小丘。最大的小丘高约17m,基座直径50m以上。最远的小丘距火山2km。
以往学界观点认为,老黑山和火烧山是公元1720~1721年喷发形成的火山。那次喷出的大规模碱性玄武岩(又称石龙岩)堵塞了乌德邻河故道,从而形成了五个堰塞湖,即今天的五大连池。
而对于这些小丘的成因此前在地学界和火山学界未能得到科学解释,曾有学者认为这些小丘是付火山(即同时喷发的小火山)。此次,刘祥等人的研究论文否定了这一观点。根据他们的研究结果显示,老黑山和火烧山是16万年前就已经形成的火山,公元1720年~1721年火山再次喷发,地下岩浆蓄积的异常强大的爆炸力,使两座火山先发生山崩,火山锥体一部分被崩碎,抛出数百米,甚至一到两公里,落地形成了若干大小不等的小丘。
这项研究重新确定了1720年~1721年的火山喷发模式,即岩屑崩落—熔岩溢流—斯通博里氏喷发柱,山崩为岩浆溢流打开了通道,奔腾喷涌的玄武岩浆凝固成石龙岩,继而形成喷发桂和空中降落堆积,并最终形成今天的老黑山和火烧山火山渣锥和火山碎屑席。
火山岩屑崩落的危害
火山岩屑崩落具有巨大的破坏力,像老黑山,火烧山这样的小型火山爆发,都能将锥体一部分崩出2km之外。而美国海拔4317m的沙斯特火山在中更新世的一次爆发,将部分锥体崩出49km之远。
据有关研究结果显示,公元1500年以来,火山岩屑崩落在全球发生过20多次。如此高频次和威猛的火山岩屑崩落必然会造成巨大的灾害。首先,岩屑崩落自身巨大的体积,异常快的侵位速度和可以爬高数百米越过障碍的活动性,其本身足以在大区域内造成灾害。而更为严重的可能接踵而至的更大的火山灾害。
1980年5月18目的圣·海伦斯火山爆发所引发的岩屑崩落使岩浆—热液系统切顶,突然减压,因此导致锥体横向爆炸,瞬间引发火山碎屑流,速度高达325m/s,火山北面600km2的森林被毁,从而成为上世纪最具灾难性的火山事件之一。
这次火山爆发共导致57人遇难,多数死于火山碎屑流。而崩落堆积侵位5小时后就直接转变为火山泥流,造成哥伦比亚河停航,6人死亡。
刘祥等人指出,像老黑山、火烧山这样的小火山,即使再发生岩屑崩落也不会造成很大的灾害。但像长白山火山这样巨型活火山情形就不同了。长白山火山海拔2749.2m,有研究认为,海拔2500m的火山发生岩屑崩落的几率75%。
刘祥等人的研究认为,一旦长白山火山再次爆发,发生岩屑崩落的可能性相当大,其本身可以在大范围内造成灾害。可能接踵而至的火山碎屑流也可以在火山方圆50~60km内造成灾害。此外。最为危险的是,火山口天池积水20.4亿m3,一旦山崩出现缺口,岩屑崩落堆积与天池水结合或接踵的火山碎屑流与天池水结合,转化为火山泥流,可沿松花江、图们江或鸭绿江中上游造成巨大灾难,不得不加以防范。
但是对于如何防范这种灾害,这篇文章并没有涉及。刘祥说:“主要研究了老黑山、火烧山火山的岩屑崩落堆积,小丘的成因及两火山1720年~1721年爆发的火山喷发模式。在讨论中谈到长白山火山一旦再次爆发产生岩屑崩落的可能性及可能酿成的灾害,也只是点到为止。至于采取什么有效措施,已超出了本文的原意和范围。”