长白山天池火山气象站期喷发类型研究

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。

内蒙古锡林浩特地区晚新生代火山喷发序列研究

火山喷发序列是恢复火山活动历史的重要基础。锡林浩特火山群是大兴安岭-大同新生代火山喷发带中火山数量最多、喷发时间最长的火山群。本文从火山地质学入手,查明了火山堆积物之间及与沉积地层(离石黄土、马兰黄土和黑土)的叠置关系,并根据火山结构组成、形貌特征、喷发类型、火山岩类型及火山锥体的风化降解程度等,结合光释光(OSL)、^(14)C等定年方法,对火山喷发序列进行综合研究,确定了喷发相对时序和绝对年龄。锡林浩特火山群火山活动具有周期性变化规律,其喷发序列由老到新依次为:上新世,早更新世,中更新世早期、中更新世晚期,晚更新世早、中、晚和末期,以及全新世,共9个火山喷发旋回。晚更新世是火山喷发的鼎盛时期。首次确定了鸽子山火山的最晚喷发年龄距今约6800年,为广义活火山。不同旋回火山喷发方式及火山风化降解程度差异较大。上新世为裂隙式喷发,早、中更新世主要是裂隙-中心式喷发,晚更新世以来为中心式喷发。中心式喷发火山类型有斯通博利型、夏威夷型、玛珥型和亚布里尼型,其中玛珥型火山在本区属首次发现。中更新世及以前的火山锥基本已剥蚀殆尽,晚更新世以来的火山地貌形态保存尚好。每个喷发旋回几乎都呈现从碱性玄武岩向拉斑玄武岩演化的特征,反映了本区深部岩浆房演化与构造活动强度的周期性变化规律。

陆相湖盆水下喷发火山岩储层特征及发育模式——以松辽盆地长岭断陷查干花次凹为例

在松辽盆地长岭断陷陆相湖盆水下喷发的火石岭组火山碎屑岩中发现了工业油气,有广阔的勘探前景。研究针对火石岭组水下喷发火山碎屑岩储层的储集空间特征、物性特征及孔隙结构差异开展,分析不同类型储层物性差异原因及其形成和演化过程。主要有以下4个方面:①凝灰岩中火山玻璃含量较高,储集空间以脱玻化孔和溶蚀孔为主,并且粒度越粗物性越好,孔隙规模、孔径大小、孔隙丰度等方面逐渐变大;沉凝灰岩黏土矿物含量高,以黏土矿物晶间孔为主,物性差;凝灰质砂岩中长石、岩屑和浊沸石等易溶组分含量高,以溶蚀孔为主。②研究区火山碎屑岩储层原生孔隙不发育,储层较为致密,平均孔隙度为2.43%,渗透率平均值为0.076×10^(-3)μm^(2),粗粒凝灰岩孔隙度最高,其次是凝灰质砂岩和细粒凝灰岩,沉凝灰岩物性最差。③脱玻化作用是凝灰岩储层中高孔隙度和超低渗透率的重要原因,中成岩阶段的2次油气充注导致岩石发生有机酸溶蚀,此外,裂缝可以为有机酸和深部热液提供运移通道,导致后期溶蚀,并连接各种分散的溶蚀孔隙,提高储集空间的有效性。④近源相带气携水下火山碎屑流亚相粗粒凝灰岩储层是油气勘探的有利目标。

从长英质侵入体揭示火山喷发过程与岩浆通道系统

汇聚板块边缘的大型长英质火山喷发是地球上最具破坏性的自然灾害之一。然而,与这些火山相关的岩浆通道系统的结构及其对火山活动的控制方式迄今仍知之甚少。基于在青藏高原北部东昆仑造山带三叠纪火山岩与侵入体关系的观察以及全球岩浆通道系统的研究进展,本文提出要将火山机构与侵入体结合起来开展研究,通过重建岩浆通道系统来揭示侵入体(古岩浆储库)与火山活动的潜在联系。本文指出,地球上只有少部分侵入岩与火山活动存在密切关系,这些侵入岩可能是抽取火山喷发物质后留下的岩浆储库残余物质。有些岩浆储库不仅为火山喷发提供物质,还在提供火山喷发动力、控制火山喷发方式在溢流式与爆炸式之间的转换以及影响火山机构定位等方面发挥着关键作用。富挥发分的流体大量溢出地表会减少大型伟晶岩型和斑岩型矿床的形成机会,特别是在爆炸式的长英质火山喷发过程中。本文将岩浆通道系统划分为5个区域,即部分熔融区、岩浆聚集区、岩浆迁移区、岩浆侵位区和火山喷口区,这些区域构成了一个复杂的纵向递进、横向连接的岩浆网络系统,是构造环境(构造阶段)、地壳状态和岩浆动力学属性的耦合产物。为了深入理解长英质岩浆通道系统结构和动力学演化及其对火山活动机制的控制,本文建议要将火山机构、侵入体和围岩系统作为岩浆通道系统的组成部分,开展构造地质学、岩石学、矿物学、岩浆动力学、地球化学、地球物理学等多学科的综合研究,以精细解剖典型岩浆通道系统的组成和结构,重建其岩浆动力学过程。

TC4钛合金激光深熔焊等离子体羽流喷发过程研究

在激光深熔焊过程中,等离子体羽流的喷发过程作为等离子体振荡的关键阶段,与熔池小孔行为密切相关,而小孔的行为又决定着焊缝成形及焊接质量.由于等离子体喷发过程具有很强的随机性,通过检测该过程的热力学基础参数,可以更好地监测焊接过程.本文利用无源双探针检测装置与高速摄像组成的多源光电信号同步检测系统,对钛合金在激光焊接过程中的等离子体羽流喷发行为进行分析.结果表明:等离子体喷发过程分为初期、中期和后期3个阶段;在喷发初期,激光功率在1200~1500W时,等离子体喷发速度最高超过100 m/s,最低小于10 m/s,随功率增加喷发速度分布范围呈减小趋势,概率最大的喷发速度也随之减小;在喷发中期,根据等离子体喷发经过双探针时间差之比的k值来衡量喷发过程中温度变化程度,发现两探针检测等离子体相同温度的时间差是初始阶段等离子体流经两探针时间差的3倍及以上;在喷发后期,两探针电信号波形到达极小值点时间差值的正负可用来判断等离子体喷发的剧烈程度,差值为负时等离子体喷发剧烈,反之等离子喷发较弱.

长白山天池火山晚更新世以来喷发序列研究

长白山天池火山位于吉林省东部的中朝边境线上,是长白山火山系统中3座大型的复式层状火山之一。2002—2006年一系列的火山扰动事件和约1000年前的布里尼式大喷发使天池火山成为我国乃至东北亚地区最具有潜在喷发危险的活火山。同时,鉴于其危险性和火山学研究中的重要样本价值,各国学者对长白山天池火山进行了大量研究,并获得了一系列资料。

印度尼西亚2023年马拉皮火山喷发及灾害启示

引言印度尼西亚有129座活火山,约占全世界活火山的13%,主要分布在苏门答腊岛、爪哇岛、巴厘岛、努沙登加拉岛、马鲁古岛和苏拉威西岛。2023年12月,位于印尼苏门答腊岛的马拉皮火山发生猛烈喷发,这是该火山在2018年4月至5月的喷发后,时隔5年再次喷发,火山爆炸产生喷发柱一度高达3 km,火山喷发共造成24人死亡,12人受伤。

长白山天池火山千年大喷发的岩浆过程

千年大喷发是长白山天池火山最近的一次大规模爆炸式喷发活动。本文在天池火口及周边的地质调查中发现,千年大喷发存在碱流质和粗面质两套堆积物,且具有岩浆混合现象。进一步岩相学与地球化学研究,证实千年大喷发应存在先后两个喷发阶段,即碱流质喷发阶段(SiO_2,~75%)和粗面质喷发阶段(SiO_2,~65%)。同时,通过微量元素和斑晶特征等分析认为两阶段的岩浆来自于两个独立的岩浆房,岩浆房平衡温度分别为743℃和862℃,相应深度约为5km和7~9km。另外,根据条带状岩浆的混合特征,认为喷发过程中碱流质与粗面质岩浆混合发生在上升通道中,排除岩浆房内混合的可能性。最后根据喷发过程和岩浆特征,综合提出了千年大喷发的岩浆过程模型。本文对千年大喷发的喷发过程和岩浆过程取得的新认识,增进了对天池火山活动习性的理解。

广东硇洲岛火山地质与射气岩浆喷发

硇洲岛位于雷州半岛东部海域,该岛最具特征的火山喷发形式是发生在其东南部那晏湾的射气岩浆喷发,这也是揭开硇洲岛火山喷发历史、环境和过程的窗口。本文从硇洲岛火山地质、射气岩浆喷发基浪堆积物粒度分析、有机质稳定同位素分析、电子自旋共振(ESR)测年等方法入手,分析讨论火山活动历史和射气岩浆喷发特征并追溯其基浪堆积物原始沉积环境。研究结果表明,早更新世强烈的岩浆溢流完成了岛屿的初始建造,之后硇洲岛高出海平面以上停止接受沉积;中更新世发生了两幕中小规模的火山活动,分别为距今约588ka的射气岩浆喷发和距今448ka的岩浆溢流;晚更新世在存亮湾附近可能发生了弱爆炸式火山喷发,自此硇洲岛的火山活动结束。

基于钴酸锂/镍酸锂体系的18650锂离子电池针刺滥用热失控颗粒喷发物特性

为揭示锂离子电池热失控颗粒喷发物特性,以钴酸锂/镍酸锂体系的圆柱型18650锂离子电池为研究对象,在满电状态下进行了针刺滥用实验研究。收集颗粒喷发物并按照粒径区间0~0.1、0.10~0.25、0.25~0.5和>0.5 mm分成4份样品,表征和分析颗粒喷发物质量、形貌、粒径和元素组成等理化特性。结果表明:热失控后电池质量损失了40.22%,颗粒喷发物占电池损失质量的40.64%;粒径区间为0~0.1 mm的颗粒喷发物主要为球形或不规则状的黑色固体粉末,表面粗糙有裂痕;累计体积百分比为10%、50%和90%的颗粒喷发物分别对应的颗粒直径为15.66、131.46和481.64μm;颗粒喷发物中主要金属元素为镍、铝、钴、铜和锂,共占总元素含量的49.98%。该研究为揭示圆柱型18650锂离子电池颗粒喷发物形成机理以及合理处置提供参考。

1597年10月6日望天鹅火山喷发史料考

望天鹅火山位于吉林省长白县中部,距长白山天池火山35km。据《朝鲜王朝实录》中记载,1597年10月6日在朝鲜咸镜道三水郡小农堡越边北发生火山喷发。文中据朝鲜地方志和古地图等资料,对史料作历史地理考证,提出1597年10月6日火山喷发发生在望天鹅火山底部,地点在今吉林省长白县十三道沟村与十四道沟镇之间的山岭,距望天鹅火山主峰约30km,距长白山天池约60km。

琼北玛珥火山的结构特征及其对喷发历史和火山灾害的启示

作为陆地和海岛上第二常见的火山类型,玛珥火山相关区域内生活着大约10%的世界人口,因此玛珥火山灾害研究具有重要科学意义。琼北地区发育的第四纪玛珥火山,是天然的研究对象。根据琼北地区卫星影像、数字高程模型和实地测量结果,确定了11座玛珥火山的形态学特征。结果表明,琼北地区玛珥火山具圆形、椭圆形和三联点形三类平面形态,其面积0.01~3.42km2,周长0.43~6.64km,平均直径128~2128m,深度8~50m,喷出物体积(致密岩石当量,DRE)共计2.2km^(3),初始岩浆碎屑体积(DRE)共计1.7km^(3),爆炸能量1.2×10^(13)~6.4×10^(16)J,能量转换率则在1%~2%之间。玛珥火山活动可分成三期,第一期杨花岭、儒黄岭和那有岭的火山活动持续了6.35~0.11kyr;第二期陈永岭、石岭、罗经盘、玉墩岭和同类岭的火山活动持续了1.06~0.02kyr;第三期好秀岭、双池岭东岭和西岭的火山活动持续了仅16~0.3yr。石山-永兴一带的区域应力场控制着玛珥火山的拉伸方向。根据最新一期火山爆炸点的侧向迁移轨迹预测下一次爆炸点位于双池岭西岭向西约100~200m处。玛珥火山灾害类型多样,有地震、火山灰云、火山灰空落沉积、基浪涌流、火山弹和火山块喷射、火山泥流、火山气体和身体心理创伤等。喷发情景建模表明琼北火山喷发所产生的火山灰影响区域包括我国海南北部、广东和广西南部、台湾南部,以及越南东部,具体影响范围取决于喷发特征和实时气候。综上所述,我们制定了琼北火山灾害的危险性区划图,并建议对全国火山进行详细形态学调查,建立有代表性的典型案例,作为预测未来火山爆发、预防火山灾害的参考指南。

长岭断陷查干花次凹火石岭组火山岩喷发模式新认识

长岭断陷查干花次凹火石岭组火山岩岩石类型及岩性组合与典型火山碎屑岩存在差异,其岩心、薄片见火山灰球、淬碎角砾等特殊构造,储集层物性较差,无典型的火山岩丘状包络机构,火山岩可能形成于特殊的喷发环境。根据地震波反射特征、岩心描述、薄片特征及分析化验资料,识别不同喷发环境的典型标志,结合已钻井岩性组合、区域构造背景等,建立该区的火山喷发堆积模式。研究表明:该区火山岩经历了3个喷发期次,分别处于陆上、水陆交替和水下喷发环境。水下喷发火山岩纵横比小,常呈宽缓盾状,原生孔隙不发育,溶蚀孔、脱玻化孔等发育,储集空间整体以中—小孔隙为主。陆上喷发火山岩孔隙较发育,物性较好,为油气勘探开发的主要目标。

宁芜盆地娘娘山早白垩世黝方石响岩中黑云母逆反应边结构:岩浆混合触发火山喷发的矿物学证据

矿物的不平衡结构是岩浆混合、不平衡结晶以及岩浆-流体交代等过程的重要指标。在长江中下游宁芜盆地娘娘山破火山口的早白垩世娘娘山组黝方石响岩中,黑云母斑晶发育了罕见的逆反应边结构,即在黑云母边部出现由角闪石及辉石等镁铁质矿物组成的反应边,但对其成因长期以来缺少深入研究。文章通过详细的岩相学研究和电子探针分析等手段,查明宁芜盆地娘娘山组黝方石响岩中具逆反应边结构的黑云母具有核-幔-边结构,其核部为原生黑云母,靠近逆反应边的幔部为高温熔蚀再平衡结晶成因的黑云母,边部为角闪石。黑云母及角闪石的温压计算及其地球化学特征表明,黑云母结晶温度为807~862℃,压力为231~369 MPa;相比之下,“逆反应边”中的角闪石结晶温度为920~949℃,压力为271~309 MPa,其寄主岩浆化学组成类似于亚碱性系列的基性岩浆,较黑云母寄主岩浆更偏基性。黑云母与“逆反应边”中角闪石结晶的物理化学条件差异表明,这种特殊的“逆反应边”结构是早期碱性岩浆与晚期基性亚碱性岩浆混合的结果。矿物CSD计算表明,反应边的形成可能仅先于火山喷发一个月左右,暗示岩浆混合可能是导致火山喷发的重要诱因。

长岭断陷查干花次凹火石岭组水下喷发火山岩相测井响应特征

松辽盆地长岭断陷查干花次凹火石岭组发育水下喷发火山岩,分为2类岩相4种亚相,在取心井段较少的情况下,实际生产中识别水下喷发火山岩相具有较大困难。本文以查干花地区水下喷发火山岩相为研究对象,分析总结了2类岩相4种亚相的电性特征:气携水下热碎屑流亚相火山灰球不发育段为高自然伽马、高电阻率,曲线呈中高幅指形,成像测井为高阻亮色,火山灰球发育段为低自然伽马、低电阻率,曲线中低幅较平直,成像测井为低阻暗色;水携火山高密度流亚相为高自然伽马、高电阻率,曲线呈中高幅指形,成像测井为高阻亮色;水下降落亚相为高自然伽马、低电阻率,曲线中低幅较平直或呈中高幅指形,成像测井为低阻暗色;含外碎屑火山碎屑沉积岩亚相为低自然伽马、高电阻率,曲线呈中高幅指形,成像测井为高阻亮色。建立了岩相测井识别图版,实现了水下喷发火山岩相测井识别。

西马塔海底火山喷发的超远程水声监测

直接观察海底火山是非常困难的,但监测其喷发产生的声信号可以为长期及近实时的海底火山监测提供一种有效手段.本文利用位于SOFAR声道轴的两套水听器三联体,对西马塔海底火山开展了为期14个月的超远程水声监测研究.提出了基于加权慢度和聚类分析的火山喷发声信号检测方法,采用抛物方程模型和绝热简正波-抛物方程模型对火山喷发活动进行了二维和三维的超远程声传播仿真,火山喷发声接收距离超过9000 km.喷发活动频次和强度估算结果表明,2009年1月—2010年2月该火山至少发生了37次喷发事件,喷发活动的强度差异可达10 dB.

结构定量分析揭示熊耳群大斑玄武安山岩岩浆房存续时间与岩浆喷发速率

熊耳群火山岩是华北克拉通形成后首期大规模岩浆事件的产物,它代表了华北克拉通裂谷系发育和演化的开始,其形成时代与构造背景备受关注。前人研究集中于年代学与地球化学分析,但受限于年代学测试精度,对熊耳群岩浆活动的持续时间尚无法精确限定;同时,熊耳群岩浆岩的地球化学数据并不能很好地解释其成因:地幔柱模型往往伴随着短期内巨量岩浆喷发的特征,通过传统地球化学方法很难识别,所以制约熊耳群形成的构造背景尚需更多的证据来支撑。岩石结构定量分析方法为解析岩浆活动的过程提供了全新的视角,该方法依靠分析岩石中晶体的分布特征,还原晶体结晶过程,从而揭示岩浆房存储状态,并估计岩浆存留时间。许山组玄武质安山岩具有典型的斑状结构,且代表熊耳群熔岩最早期的岩浆活动,记录了早期的岩浆房热状态。本文针对其中的斜长石斑晶开展结构定量分析,探讨熊耳群火山岩早期岩浆房的存储状态与存留时间。数据结果表明,许山组玄武质安山岩深部岩浆房长期处于低过冷度、半开放状态,存续时间为2400~24000yr。结合斜长石结晶实验和许山组斑晶晶体形态研究,估算斑晶斜长石生长速率为10^(-11)~10^(-10)mm/s;结合最大特征长度、剖面特征长度差值与熔岩厚度,计算得到许山组体积喷发速率0.28~13km^(3)/yr,二维喷发速率0.04~1.85m/yr,与大火成岩省的活动特征相似。综上所述,熊耳群许山组形成于一次强烈的热事件中,具有较大的岩浆通量与极高的喷发速率,符合地幔柱背景下的大火成岩省岩浆活动特征。

玻利维亚Cuprita铜矿及其周缘火山喷发-岩浆侵入构造特征与找矿预测

玻利维亚北部火山喷发-岩浆侵入构造具有明显的成岩成矿作用。本文采用构造岩相学填图研究Cuprita铜矿及其周缘火山喷发-岩浆侵入构造组合、物质组成和控矿规律。结果显示:在Cuprita铜矿及其周缘发育渐新世-中新世火山穹窿构造与火山岩相体,叠加晚中新世岩浆侵入构造与侵入岩体,构造组合样式有火山穹隆构造-环形断裂、岩浆侵入构造-近EW向断裂、岩浆热液角砾岩筒(带)与热液角砾岩相体。从火山穹隆中心向外,火山岩相依次发育火山通道相、火山爆发相、火山溢流相、火山沉积岩相;橄榄辉长玢岩-闪长玢岩呈岩株、岩枝和岩床产出;在岩株顶部和产状突变处发育热液角砾岩相,包含6类热液角砾岩。火山穹隆构造-环形断裂控制了火山岩相-火山沉积岩相空间分布与矿床的形成、分布;岩浆侵入构造-EW向断裂控制了岩浆热液成矿作用的发生与矿体的产出;热液角砾岩相与岩浆热液角砾岩筒(带)为储矿构造岩相体与储矿构造样式。预测在Cuprita铜矿岩浆热液角砾岩筒深部和外围以寄生火山穹隆构造为中心等是有利的找矿预测区。

大兴安岭中南段霍林河地区火山喷发旋回划分及特征

大兴安岭中南段霍林河地区自中生代以来火山活动强烈,形成了广泛分布的中侏罗世—早白垩世中酸性火山岩,是研究中生代火山喷发演化特征的理想地区。通过在霍林河地区运用“火山岩岩性与岩相-火山构造-岩石地层”三重填图方法进行填图,对岩性、岩相、火山喷发旋回及韵律特征进行总结分析。结果显示:霍林河地区出露岩性种类可分为普通火山碎屑岩、熔结火山碎屑岩、熔岩、沉积火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩、潜火山岩共6类,岩相主要有爆发相、火山碎屑流相、火山爆发崩塌相、火山喷发沉积相、溢流相、火山颈相、侵出相及潜火山岩相共8类;本区火山活动可划分为新民期((163.7±1.7)~(160.0±4.0)Ma)、塔木兰沟期((164.2±4.1)~(159.7±2.7)Ma)、满克头鄂博期((163.4±1.3)~(157.0±1.1)Ma)、玛尼吐期((151.4±2.6)~(144.0±2.8)Ma)、白音高老期((141.7±1.3)~(128.6±1.4)Ma)、梅勒图期((133.4±1.5)~(127.7±1.4)Ma)共6个火山喷发旋回,对应6个组级火山岩地层单元。在中侏罗世,霍林河地区的火山活动不稳定,少量酸性火山碎屑岩爆发并伴有较多间歇期,晚期主要为中性熔岩的平静溢流;晚侏罗世火山活动表现为酸性火山碎屑岩的强烈爆发,并伴随有少量中酸性火山熔岩溢出;早白垩世早期早阶段火山活动表现为酸性火山碎屑岩的强烈爆发作用,早期晚阶段火山活动表现为中基性火山熔岩的平静溢流。霍林河地区的火山活动代表了典型的大兴安岭中南段中生代火山喷发旋回特征,研究成果有助于对大兴安岭中南段中生代火山喷发旋回进行合理划分,促进不同地区火山岩岩性组合、火山活动特征、岩相建造及火山地层的深入对比研究。

清管过程排液喷发与超压瞬态模拟安全评估

针对清管过程中起伏地形管道水试压后清管器的不稳定运动,不仅影响管道稳定运行,严重时甚至会造成爆管事故的现象,文章介绍了清管器进入下倾管的4个过程,最后一个阶段出现气液喷发现象,结合流体质量和运动方程,清管器动力方程和气液喷发模型,提出了水试压后清管过程的瞬变水力模型,模拟管道流体流动状态、跟踪清管器运动状态,并预测管道的水力脉冲值,进行安全评估。模拟结果与两次清管爆管事故的数据基本一致,结果验证了所建立模型的正确性,计算结果可靠,可为现场制定清管方案提供可靠、有效的理论依据,有助于保障管道安全运行。