青藏东昆仑晚古生代末—中生代中酸性火成岩与陆内造山过程

利用岩石大地构造学的研究方法回溯了东昆仑晚古生代末—中生代构造岩浆演化历史。研究表明，东昆仑晚海西期—早燕山期构造演化分为３个阶段：（１）洋脊形成与扩张阶段（３０９～２６０Ｍａ）；（２）大洋板块大规模俯冲阶段（２６０～２３０Ｍａ），火成岩具安第斯型活动大陆边缘构造属性；（３）陆内造山阶段（２３０～１９０Ｍａ），陆壳的厚度相当于２６０～２３０Ｍａ期间的两倍，南、北边缘构造性质与深部过程具较明显差异与不对称性。南缘深部总体特征是“壳热而幔冷”，暗示着陆壳与壳下岩石圈之间可能沿莫霍面有较大的构造拆离；北缘在壳底具岩浆底侵作用，其深部特征为“壳冷幔热”。自晚海西期—早燕山期东昆仑岩石圈缩短总量（平均值）约为１４６３ｋｍ。

中国大陆新生代典型火山区温室气体释放的规模及其成因

火山活动能够将地球深部的碳输送到大气圈,是地质碳排放和深部碳循环的重要形式。火山作用不仅在喷发期能够释放大量温室气体,而且在休眠期也能释放巨量的温室气体。在全球变暖的背景下,定量化地研究火山活动对大气圈温室气体含量增加的贡献具有至关重要的意义。本文利用密闭气室法等该领域国际先进的测试技术,测量并计算了长白山、腾冲、五大连池及青藏高原南部的羊八井等典型火山区的温室气体释放规模。结果显示,我国大陆新生代典型火山区向大气圈输送的温室气体总通量约为8.13×106t·a-1,接近107t·a-1级别,相当于全球火山活动导致的温室气体(主要为CO2)释放总量的6%左右。太平洋构造域火山区的温室气体在释放通量与总量方面均低于特提斯构造域,并且太平洋构造域火山气体的地壳混染程度较低,显示出大洋俯冲带与大陆俯冲带火山区温室气体释放的成因差异。

火山喷出气体的环境、灾害效应及对火山未来喷发的指示意义

简要综述了火山喷发过程中喷入大气圈内不同成分的火山气体含量及其气候、环境效应和造成的火山灾害 ,并介绍了利用火山喷出气体成分和含量的变异特征进行长尺度火山喷发预测的原理与方法。认为当前在中国开展长白山天池火山活动喷出气体成分和含量的系统研究十分必要 。

火山温室气体释放通量与观测的研究进展

火山活动是地球深部碳循环的重要环节,火山区不仅在火山喷发期能够释放温室气体,而且在休眠期也能向大气圈中释放大量的温室气体。在当前全球温室气体减排的背景下,定量化地研究火山区对大气圈温室气体含量增加的贡献,对于识别自然因素和人类因素碳排放的相对规模、为国际碳排放谈判积累基础数据等均具有至关重要的科学价值和现实意义。本文对火山区温室气体的排放方式与特征、温室气体释放通量与成因的研究方法进行了简要概括,并综述了中国新生代典型火山区温室气体释放通量与成因的研究成果。结合国外温室气体排放研究现状,指出深入研究活火山(包括休眠火山)区的温室气体释放通量与成因对于估算火山来源温室气体的释放规模、建立火山未来喷发预测-预警体系、深入理解岩浆脱气过程与机制等问题均具有至关重要的现实意义和科学价值。

四海龙湾玛珥湖沉积物中碱流质火山灰的来源及其意义

四海龙湾玛珥湖位于东北新生代龙岗火山区内,在玛珥湖沉积物距湖底69-70cm处分离出新鲜的火山灰。根据火山灰产出的层位、原生沉积特征、形貌和碱流质化学成分特征,属于长白山天池火山公元1199-1200年大喷发的产物。这一结果不仅表明天池火山历史时期大喷发的规模比原来估计的还要大,并且为建立千年以来四海龙湾沉积物及古气候演化的时间标尺提供了依据。

湖光岩玛珥湖火山灰的成分及其来源

湖光岩玛珥湖沉积物中的火山灰保存了其原始形貌、原生的沉积和成分特征 ,是进行岩芯沉积物对比和定年的理想材料之一。除了对火山灰进行常规的定年外 ,通过精确测定火山灰中玻璃碎屑 (玻屑 )的成分 ,并与已知时代的火山喷发物成分对比确定火山灰的年龄已成为火山灰年代学研究的重要领域之一 ,因为它能够区分年龄差别在同位素定年误差之内的数层火山灰。本文利用电子探针分析了湖光岩玛珥湖岩芯火山灰中玻屑的成分 ,经与全球年龄已知火山喷发物的成分对比和分析 ,认为该火山灰的年龄为 740 0 0aB .P .,在此基础上 ,讨论了湖光岩玛珥湖岩芯 740 0 0aB .P .以来沉积速率的变化趋势。

火山“熔岩流气泡古高度计”及其在云南腾冲火山区的应用

通过对火山熔岩流及其气泡特征的研究能够确定熔岩流喷发时的古高度,本文将这一方法称为火山"熔岩流气泡古高度计"。"熔岩流气泡古高度计"是在实地测量熔岩流厚度和实验室对熔岩流顶底气泡体积精确测定的基础上,利用流体力学原理和气体状态方程,通过计算古大气压强,最终获得火山喷发时的古高度。由于火山岩是开展同位素测年的理想材料,并且利用熔岩流计算古高度所需的参数(熔岩流厚度和气泡体积)不受古气候等因素(温度、降雨量等)影响,因此,这一方法以其可靠的年龄和独立的计算参数明显区别于其它古高度计。"熔岩流气泡古高度计"核心技术包括:(1)熔岩流的挑选与厚度测量;(2)熔岩流底部和顶部气泡体积的计算。中等规模、具简单冷凝历史,并且厚度稳定的偏基性熔岩流,是开展古高度计算的理想对象。熔岩流气泡体积的测试手段包括注胶、岩石抛光-扫描、体视学转换和三维CT扫描4种方法。"熔岩流气泡古高度计"最终计算结果误差为400m左右。本文利用"熔岩流气泡古高度计"计算了腾冲火山区熔岩流的古高度,研究结果显示:"熔岩流气泡古高度计"计算的黑空山熔岩流高程与目前的实际高程相吻合。开展"熔岩流气泡古高度计"研究的前提是研究区必须出露保存完好的熔岩流。我国青藏高原的隆升历史一直是国际学术界争论的热点课题,那里出露大面积熔岩流。可以预见,"熔岩流气泡古高度计"将会逐渐成为研究青藏高原隆升历史的有效手段之一。

火山活动与深部碳循环的关系

火山活动是导致地球深部碳向地表输送的重要途径之一,它促进了地球层圈物质交换与深部循环作用.目前,火山活动与深部碳循环关系的研究主要集中在： 1）火山喷发向大气圈中输送CO2气体的通量与总量; 2）火山气体的来源及其演变历史; 3）不同类型的火山喷发（例如,大火山岩省、洋中脊和俯冲带火山活动）对地球深部碳循环贡献的差异.文章通过对青藏高原北部阿什库勒火山群1951年阿什火山喷发物斑晶中原生岩浆包裹体和基质玻璃的实验室测定表明,阿什火山喷出的气体成分主要由H2O,CO2,S,Cl和F组成,利用＂岩石学方法＂计算的阿什火山喷发向大气圈输送的CO2气体总量为1.01×10^9kg.

中国大陆地质源温室气体释放

国内外大量研究表明,当今大气圈温室气体浓度的增加是自然因素和人类活动共同作用的结果。地质源温室气体释放是导致当前大气圈温室气体浓度增加的重要自然因素之一。火山-地热区、泥火山系统与油气盆地、巨型活动断裂带等是地质源温室气体的主要释放类型。在当前强调温室气体减排的国际背景下,定量化地评估地质源(主要包括火山-地热区、泥火山系统与油气盆地、巨型活动断裂带等)的温室气体释放通量,对于深入了解人类活动与大气圈温室气体浓度变化的联系至关重要。本文基于中国大陆重要的地质源(主要包括火山-地热区、泥火山系统与油气盆地、巨型活动断裂带等)温室气体的释放特点,重点综述了中国新生代火山-地热区温室气体释放通量与成因研究的近期成果,并进一步讨论了火山-地热区温室气体成分与释放通量的连续观测在中国活火山监测与减灾防灾研究中的应用前景。

火山活动与辽西四合屯脊椎动物集群死亡关系的初步研究

近年来在辽西北票四合屯发现了大量的早期鸟类及“长毛”的小型兽脚类恐龙化石层,完美的化石形态表明本区发生过多次非正常生物集群死亡事件。化石层与火山凝灰岩层(或火山灰)密切共生在一起。本文选择了其中四个化石数量巨大的脊椎动物化石层,对其中凝灰岩(或火山灰)中的火山玻璃及斑晶矿物内原生岩浆包裹体的挥发分成分进行了电子探针测定。研究结果表明,与世界相同成分的其它火山相比,本区火山喷出气体的含量较高;火山喷出的各种气体(HCl、HF、H2S、SO2、SO3和H2O蒸汽)的组成比例不同,对应着化石层内脊椎动物化石组合也存在差异。作者认为,火山喷出的气体及火山灰(尘)的综合气候效应是造成本区生物集群死亡的重要原因。

火山气体的成分和总量研究

近年来 ,随着全球变化研究的不断深入 ,火山气体研究作为全球气候变化的一个分支迅速发展。文章介绍了目前火山气体的测试方法 :(1)尽管目前利用“差异法”获得火山喷出的H2 O含量的研究还较普遍 ,但是 ,利用离子探针技术直接测定玻璃基质和岩浆包裹体中水含量代替“差异法”已成为必然。 (2 )目前主要采用电子探针对玻璃基质和岩浆包裹体中Cl、S和F百分含量进行定量测试 ,通常选定工作电压为 15～ 2 0kV ,电流 6～ 15nA ,束斑直径分别为 1～ 10 μm(包裹体 )和 15～ 2 0 μm(基质玻璃 )。 (3)岩浆包裹体和玻璃基质中CO2 和CH4 的含量主要利用红外光谱和激光拉曼探针测定 ,另外基质玻璃中CO2 和CH4 的含量可通过XRF方法分析。文中系统分析了估算火山气体成分和总量过程中选择待测斑晶、岩浆包裹体和基质玻璃的标准 ,阐述了利用“岩石学方法”估算火山喷出气体总量的质量守恒原理 ,指出应用这一方法的前提条件是 :(1)火山气体主要来源于上升岩浆的减压出溶 ;(2 )岩浆上升过程中没有经过大规模的同化混染作用。因此 ,利用“岩石学方法”估算的火山气体总量是实际喷发量的最小值。

火山活动与气候变化研究进展

综述了火山活动对气候影响的研究进展。不同岩浆成分及喷发类型的火山活动对气候的影响不同 :中酸性普林尼 (Plinian)式火山喷发主要造成气候变冷和臭氧层破坏 ,它导致气候变化的时间较短 ,但空间范围较大 ;大火成岩省造成气候变化的时空范围及程度均较大 ,它能够导致地表温度、海平面大幅度变化 ,最终引起生物灭绝 ;中小规模玄武质裂隙式喷发主要造成火山盆地内气候较大幅度变化 ,但对气候影响的持续时间较短 ,主要气候效应是导致附近地区温度快速下降和形成酸雨。简要阐述了第四纪火山活动的特点。

张家口中生代火山盆地火山喷发对古气候的影响

本文在详细地研究了张家口中生代火山盆地火山喷发物的基础上，利用岩石学及大气环境化学的基本原理，提出了一套系统估算火山喷出气体及气溶胶总量的程序与方法，并对张家口中生代火山喷出气体的种类、总量及气溶胶总量进行了估算；分析了火山硫化物气体转化为火山硫酸盐气溶胶的光化学过程及可能途径。在分别研究了本区火山喷发导致的“阳伞效应”与“温室效应”的基础上，探讨了该区火山喷发对地表温度的综合影响。初步结果表明：张家口中生代火山盆地火山喷发向当时大气圈中输送了约９．９６×１０１０ｋｇ的硫酸盐气溶胶，它们能导致当时北半球范围内太阳总幅射率降低０．８１％～３．６０％，最终造成地表温度下降约０．８１℃～３．６℃。

中国大陆火山活动对气候与环境影响的研究进展

本文简要回顾了我国中、新生代典型中酸性火山活动的气候环境效应的研究进展,重点讨论了新生代长白山天池火山喷发和中生代辽西火山活动对气候环境造成的影响。天池火山气体含量呈现两个相同趋势的旋回式变化,从早到晚,卤化物和H2O呈降低趋势,而硫化物气体呈增加趋势。火山旋回早期富含HF气体导致动物窒息、甚至大批集群死亡;晚期喷出的大量硫化物气体可以形成大规模酸雨和剧毒火山灰云幕,对周围的动植物生长有严重影响。辽西火山气体可分为三种组合,形成酸雨,导致地表温度下降,加速臭氧浓度降低,甚至破坏臭氧层,从而对生物的生存环境造成严重危害。

Plinian式火山喷发柱最大高度定量计算模式探讨

Ｐｌｉｎｉａｎ式火山喷发柱最大高度是研究火山喷发对环境、气候影响时空范围的重要物理学参数，在分析了影响Ｐｌｉｎｉａｎ式火山喷发柱最大高度诸因素的基础上认为，火山喷发的质量通量是反映火山喷发柱最大高度最有效并且在实际中可以进行测量的参数之一，以此为基础，利用目前实测的火山喷发柱最大高度的数值与火山喷发质量通量的结果，建立两者的相关方程为：Ｈ＝０．２×Ｍ０．２８。

辽西四合屯中生代脊椎动物集群死亡、快速辐射及其成因探讨

东北辽西热河群义县组下部湖相地层中含有十余个保存完好的脊椎动物化石层,它们全部赋存在中酸性火山凝灰岩夹层中。选择其中4个化石数量大、密度高并且其赋存的凝灰岩较新鲜的层位,在对火山凝灰岩进行野外、显微岩相学和岩石化学研究的基础上,开展了斑晶矿物中岩浆包裹体和基质玻璃化学成分和挥发分气体含量的电子探针分析。结果表明,辽西地区火山喷出气体的含量高于世界上其他地区相同成分的火山喷出气体的含量;火山喷出气体的组成与相应的化石层之间存在着对应关系。因此认为,火山活动是导致当时辽西地区气候快速变化的主要因素之一;频繁的火山活动一方面造成大规模脊椎动物突发性集群死亡,另一方面在火山喷发间歇期又能够促进陆地和河湖中的动植物迅速复苏、繁衍,最后进入新的鼎盛时期,辽西中生代独特的火山活动方式和喷发物成分在本区脊椎动物的发生、生长发育、繁盛、集群死亡、埋藏、化石保存和快速复苏等多次近于螺旋式演化历程中起了十分重要甚至可能是关键性的作用。

岩浆不混溶作用过程中的岩浆动力学条件

岩浆不混溶作用过程中的岩浆动力学研究是岩石学研究领域中的一个空白。本文以粘性流体力学、流变学理论为基础，结合某些岩浆动力学实验结果，首次探讨了在岩浆发生不混溶作用过程中，某些岩浆的物理性质及岩浆运动的动力学约束条件，主要包括：不混溶作用产生的两液相的分离速率，球体的沉浮条件、分布特征及雷诺数的计算方法，并探讨了这些参数在研究岩浆不混溶作用过程中的地质意义。

燕辽地区中生代火山活动对古环境的影响

采用红外光谱和电子探针分析方法,开展对华北克拉通北缘燕辽地区中生代火山岩中斑晶矿物包裹体地球化学成分研究,并具体分析了燕辽地区中生代火山活动对古环境所造成的重大影响。研究表明,从中生代早期至晚期,燕辽地区火山活动喷出气体及其气溶胶对古环境造成的影响具有明显不同的演化特征。从早到晚表现为:(1)南大岭期玄武质火山喷出的剧毒气体富集 S 与 Cl,它们导致火山区附近地表温度下降和酸雨形成;(2)髫髻山期安山质—粗面安山质火山喷发形成的气体以高含量的 H_2O 和 CO_2为特征,其对周围环境造成的影响是引起地表温度上升;(3)张家口期粗面质和流纹质火山作用喷出的剧毒气体富集 Cl 和 F 两组分,它们主要是破坏大气臭氧层和形成酸雨;(4)辽西义县期和九佛堂期中酸性火山活动喷入大气圈剧毒火山气体的 S、Cl 和 F 含量均较高,火山喷出的大量气体及其气溶胶与火山灰一起导致辽西中生代大量带毛恐龙和孔子鸟等脊椎动物集群死亡,并形成化石层。本文从火山气体及其气溶胶对古环境影响的角度初步分析了辽西地区出露大量中生代脊椎动物化石的原因。

火山喷发对全球环境,气候的影响

大规模爆发性火山喷发将大量的岩浆及火山气体由地球内部喷至大气圈的平流层，改变了大气圈的成分，导致太阳总辐射下降，造成地表温度降低，同时火山气溶胶又促进了平流层多相反应过程的发生，进而造成火山喷发的气体及其气溶胶对臭氧层的破坏，因此认为，火山喷发在全球变化研究中具有独特的、不可忽视的地位。