几种特殊火山碎屑岩的形成机制及研究意义

火山碎屑岩是火山物理学研究的最直接对象,也是鉴别碎屑化过程最重要的研究对象。一些特殊类型的火山碎屑岩及相关岩石往往可以反映出某些特征的火山岩浆作用过程,这正是甄别不同类型火山灾害发生概率的基本依据。火山灾害是与火山和火山喷发有关的灾害,它是人类在自然界面临的最重要的灾害类型之一。火山灾害与火山喷发类型直接相关,其中的爆破性火山喷发则可以形成最为致命的强烈火山灾害。爆破性火山喷发的直接产物是形成各式各样的火山碎屑岩,它们代表了喷发过程所带来的不同类型与强度的火山灾害。原生火山碎屑与次生碎屑反映了火山喷发期与喷发间歇期火山表面过程的差异,而岩浆喷发、射汽岩浆喷发和射汽喷发堆积物的鉴定则标志了现代火山学研究的系统性深化,它们是从事火山灾害研究的先导性工作。细粒空降火山灰在水盆地里保存的火山灰纹层因其良好的等时面与环境指示意义而受到人们的重视,与其伴生的岩石则可能需要区分层凝灰岩、沉凝灰岩、凝灰质泥岩等各种不同火山沉积作用类型。熔岩流动碎屑化产生的自碎角砾岩和熔岩流水下淬火形成的碎玻熔岩代表了与熔岩流直接相关的碎屑化,而不是与爆破性火山作用相关的碎屑化。通常把它们划归为原生火山作用碎屑,但其灾害意义却完全不同。不同类型的火山碎屑岩形成于不同的碎屑化机理与成岩方式,其中一些特定的火山碎屑岩更是代表了极为特殊的火山灾害类型与规模。对于隐爆角砾岩,尽管它是一种火山碎屑岩的岩石名称,但其实我们更关心它的资源经济学意义。

马尼拉俯冲带潜在地震海啸对华南沿海的影响

马尼拉俯冲带潜在地震海啸对我国南部沿海城市构成巨大威胁,利用情景式数值模拟技术重构灾害过程并评估危险等级有助于理解南海海啸传播规律并指导预警预报和防灾减灾工作。根据美国太平洋海洋环境研究中心(Pacific Marine Environmental Laboratory,PMEL)发布的马尼拉俯冲带断层参数设计M_(w)7.5、M_(w)8.1和M_(w)8.5三个震级下共19个震源,应用非静压海啸数值模型(Non-hydrostatic Evolution of Ocean WAVE,NEOWAVE)模拟各震源激发海啸在南海海盆的传播过程,通过最大波辐和测点时间序列发现海啸波能量传输分布并评估代表区域危险等级。研究表明,M_(w)7.5级地震海啸对我国南部沿海的影响较低,波幅一般不超过30 cm;M_(w)8.1级地震海啸对华南沿海主要造成太平洋海啸预警中心定义的Ⅱ或Ⅲ级海啸危险等级,海啸影响范围和能量分布特征由震源位置决定;M_(w)8.5级地震海啸主要对中国沿海构成Ⅲ级以上海啸威胁,不同位置震源的影响均不可忽视。受南海北部陆架、陆坡、岛链、海山等地形特征影响,源自马尼拉地震带的海啸波在传播入陆架浅水区域后,主导能量呈现始于陆架坡折处的带状分布,这直接导致我国汕头南澳、大亚湾、中国澳门、阳江、湛江、葫芦港等沿海区域受海啸影响显著;同时分布于南海深水区的东沙、西沙、南沙群岛等诸岛屿会受到相较于大陆沿海更为严重的海啸侵袭。

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 。

阿尔山火山群深部“拱桥式”岩浆系统及其稳定性分析

阿尔山火山群自更新世至近代持续活动,具有潜在喷发的危险,因此加强对阿尔山火山群岩浆系统的研究,评价火山群的活动性具有重要的意义。在获得阿尔山火山群地区大地电磁测深数据的基础上,对其进行标准化处理后经二维非线性共轭梯度反演,获得二维电性结构成像,发现阿尔山地区岩石圈内部存在大规模的"拱桥式"中、低阻异常(电阻率<320Ω·m),并在伊尔施镇西侧和柴河镇东侧分别存在明显的高导异常(电阻率<40Ω·m);前者体积相对较小,埋藏深度在40~60km,后者体积较大,埋藏深度在60~90km,甚至更深。结合地质、地球化学资料,推断"拱桥式"异常为新生代来自两侧盆地软流圈的玄武质岩浆运移的通道,其所包含的2处高导异常,极可能为未冷凝或正在聚集的岩浆房,因此阿尔山岩浆系统由"拱桥式"通道和来自软流圈的玄武质岩浆组成,火山群具有统一的岩浆系统。进一步分析表明,"拱桥式"通道物质熔融百分比≥0.5%,岩石圈结构总体趋于稳定,其所包含的2处岩浆房熔融程度为2.5%~11.5%,颗粒边界可能已被溶体全部润湿,岩石的流动强度相对较低,岩石圈结构稳定性较差。区域地震分布、温泉的形成与阿尔山火山群岩浆系统也具有一定的相关性。综合迹象表明阿尔山群正处于休眠期,并非死火山,有再次喷发的可能,应密切监测。

长白山天池火山潜在的火山灾害评价

长白山天池火山是世界上著名的具有潜在灾害性喷发危险的火山。该火山于公元1215年发生一次大规模的爆炸式喷发,其爆发指数为7,是世界上较罕见的一次大喷发。以这次大规模喷发为参照系,采用"以古论今"的原则,将未来潜在的火山灾害分为降落灾害、火山碎屑流灾害、火山泥石流灾害3种主要类型,对这3种灾害分别确定了分布范围,并划分了灾害程度带。

火山碎屑空降沉积的二维数值模拟

从大气中火山灰扩散的二维微分方程出发 ,采用Suzuki(1983)对火山空降碎屑灾害数值模拟的数学模型 ,研制出用于单个火山一次性喷发事件的碎屑物空降沉积分布的实用程序。介绍了编程的基本思想 ,讨论了编程过程中所遇到的实际问题 ,同时结合长白山火山物理研究工作给出的长白山火山动力学参数 ,对长白山火山喷发空降碎屑厚度分布进行了具体模拟应用 ,针对实际模拟结果对程序提出了改进意见 。

基于RS和GIS的长白山火山灾害风险评估研究

火山灾害风险评估是火山减灾的重要研究内容之一。长白山火山是中国最具潜在喷发危险的活火山。围绕火山灾害危险性、致灾因子危险性、社会经济易损性,发展了基于GIS和RS的火山灾害风险评估面源模型,对长白山火山灾害风险进行了评估,并编辑了长白山火山灾害风险评估图。研究表明,长白山火山灾害风险在空间上表现为距离衰减规律,离天池越远,风险值等级越低;高风险区位于天池附近,围绕天池呈环状展布;较高风险区向东北方向延伸,主体位于安图境内;中风险区范围相对较大,主要位于安图、和龙、长白、靖宇、抚松境内。为检验评估方法的有效性和可靠性,将长白山火山灾害风险评估图与已知的单因子风险评估图进行了对比研究,结果表明该方法具有相当大的实用价值。

火山喷发沉降物扩散理论模型

对Suzuki二维扩散模型进行了改进,用改进的模型计算了火山喷发碎屑沉降分布,获得了沉降沉积物的多峰结构及第二沉降峰的分布特征,进一步讨论了风速和β参数对沉降峰分布的影响;对我国长白山天池火山喷发碎屑沉降物的分布特征进行了模拟,这一模拟对火山活动区的灾害评估和减灾防灾,以及地球动力学研究都有积极的意义。

长白山天池火山预警系统建设架构(Ⅰ)——火山监测网络建设

长白山天池火山是我国最具潜在灾害性喷发危险的活火山,加强火山监测网络建设是有效减轻火山灾害的重要基础。在借鉴国外火山监测经验的基础上,结合天池火山实际,提出了火山监测网络建设目标、监测手段选取原则和建设方案。新的火山监测网络可在火山减灾和科学研究中发挥重要作用。

长白山天池火山造盾熔岩流流动速度的恢复与溢流性灾害讨论

天池火山东北侧造盾玄武岩可划分出8个流动单元，熔岩流的流动距离主要集中在30～50km，熔岩流宽度以5km左右为主。通过由野外词查获得的天池火山东北侧不同熔岩流单元的地表坡度、熔岩流厚度等，结合温度、密度与黏度等物理参数，按照熔岩流速度公式恢复的头道组和早白山组0．5m厚晶体含量5％的玄武岩熔岩流流速集中在0～1m／s之间。晶体含量为30％、厚度为0．5m的晚白山组和老房子小山组玄武岩熔岩流的流动速度集中在0～0．12m／s之间。厚度增大至2m左右，晶体含量不变的头道组和早白山组的玄武岩熔岩流流动速度可加快至11m／a。天池火山2m厚的碱性熔岩流在12h内达到或接近了它的最远距离，而各组内2m厚拉斑玄武岩熔岩流在20h内接近了最远距离。0．5m厚的熔岩流在lOd内接近最大距离。50km是预计的熔岩流长度，在未来制定减灾措施时，可将此长度作为重要依据之一。天池火山熔岩流灾害主要表现为熔岩流动时对房屋建筑、农田、道路、林地、电站的毁坏，火灾及大量的人口伤亡。

长白山天池火山的研究现状与展望

较详细地介绍了近年来长白山天池火山喷发历史、火山形成机制、火山系统的探测和火山灾害的研究现状,指出了当前研究中存在的一些主要问题。建议今后应加强火山活动历史研究;探测岩浆作用及其动态变化,限定火山失稳条件;研究岩浆作用和火山触发机制;开展火山作用的试验模拟和火山灾害区划的定量模拟研究;建立火山灾害预警系统,制定火山灾害应急预案,以达到减轻火山灾害的目的。

长白山天池火山泥石流数值模拟

通过对火山泥石流的模拟,预测火山泥石流的特性,为制定火山泥石流灾害防治方案提供参考资料,使减轻火山泥石流灾害从被动救灾转变为主动防灾。模型建立时选取天池附近区域为研究区,将研究区划分为形成区、流通区和堆积区3个区段,对流通区和堆积区划分为足够小的计算网格,计算步长设定为0.001min。通过Delft 3D软件,对假设的中等和较小规模喷发所引发的火山泥石流的平均速度和峰值速度进行了模拟计算,得到了不同距离处速度的变化规律。计算了中等喷发规模下火山泥石流不同时间内的影响范围以及火山泥石流流通途径中不同时间段各剖面上泥石流厚度等。虽然本次研究的假设和实际情况存在一定的差异,但对长白山地区火山泥石流的流速、堆积情况等在数量及程度方面上进行的分析计算结果对火山泥石流的防治具有参考价值。

火山空降碎屑灾害预测软件包的研制

简述了火山空降碎屑灾害的危害性 ,指出研制火山空降碎屑灾害预测软件包的实际意义。介绍了软件的主要结构框图、软件设计的基本思路和结构设计时的几点考虑。介绍了在VisualBasic6 .0平台下 ,碎屑粒径参数、岩浆黏度、结晶压力、喷出压力、给定时间段和特定区域的各高度层风参数、岩浆动力学参数、喷出物总量、抛射体分布、坍塌阶段碎屑分布和扩散阶段碎屑分布计算等各程序的主要结构及主要功能。介绍了在Mapinfor 6 .0平台下软件的主要功能。给出了实现该软件包各项功能的理论基础和科学依据 ,并展示了 1980年 5月 18日美国圣海伦斯火山喷发的空降碎屑分布计算的实例 ,同时把计算结果与实际观测数据进行了对比 ,从而使模型的改进工作和软件的正确性得到了验证。最后 ,对软件存在的缺陷和需要进一步改进之处进行了细致的分析。

中国火山灾害区划研究历史回顾与未来展望

火山灾害区划是防御和减轻火山灾害的一种有效的方法.以中国境内规模最大、喷发危险性最高、潜在火山灾害最强的长白山天池火山为例,回顾我国火山灾害区划研究历史,讨论典型火山喷发活动引起的主要火山灾害类型、成灾机制和灾害效应,总结不同历史阶段各种不同类型火山灾害区划图的优缺点,并结合目前国际上火山灾害区划的研究现状和编图技术,对我国未来编制具有概率含义的火山灾害区划图的思路提出展望.

马尼拉海沟地震海啸对中国大陆的影响

分析可能影响中国的地震海啸发生的构造环境,查明中国大陆沿海历史上有没有遭受过海啸的袭击,对于预测和预防将来可能发生的海啸灾害具有重要意义。中国大陆以东受宽阔的大陆架和一系列岛弧保护,只有南海马尼拉海沟俯冲带具备发生可能引发海啸的逆冲型地震的条件。文中在分析史料和马尼拉海沟俯冲带构造环境的基础上,利用数值模拟技术,认为对中国沿海可以产生最大达4.0m浪高的海啸威胁。历史文献记录也支持这一结论。这些结果都表明,马尼拉海沟潜在地震海啸对中国大陆影响很大,值得我们重视和预防。

中国的活火山及有关灾害

据文字记载和同位素年龄测定,中国境内存在有长白山天池火山、黑龙江五大连池火山、新疆于田火山,龙岗金龙顶子火山等活火山.云南腾冲也存在有地热显示的活火山,在已知与特定的活火山中,以长白山天池火山的火山灾害最为严重,其直接灾害与间接灾害应引起全球关注.

吉林龙岗火山群金龙顶子火山机构及灾害区划

金龙顶子火山是吉林龙岗火山群全新世喷发规模最大的火山。前人研究表明,该地区火山活动活跃,具有潜在喷发危险。通过对金龙顶子火山机构的解析,确定历史火山灾害类型主要有火山溅落灾害、空降火山渣灾害和熔岩流灾害等。在限定金龙顶子火山未来再次喷发类型和规模与上次相当的条件下,火山溅落灾害局限于火口2km范围内;空降火山渣灾害,距火口2~9km为高危险区,9~14km为中危险区,14~18km为低危险区;使用Volcflow模型对熔岩流进行模拟,结果表明熔岩流主要分布在金龙顶子火山周围低洼地带。

基于热流变运动学模型的熔岩流灾害区划--新疆阿什库勒火山区的灾害区划

以新疆阿什库勒火山群为研究实例,进行了熔岩流灾害区划的探索性研究。首先,在野外地质调查和岩石学基础上,通过系列经验公式计算和设定了研究区岩浆的密度、黏度和溢出温度等参数。利用熔岩流的热流变运动学模型先进行了实验性模拟,检验了参数设定的合理性和方法的可行性;继而开展了针对研究区的应用型模拟,计算了未来熔岩喷发在不同喷发规模下的覆盖范围。最后通过对模拟结果的分析和借鉴国外灾害区划的方法,进行了阿什库勒火山区灾害的极危险、危险、次危险和潜在危险4级区划,同时提出了相应等级灾害的应对方案和规划建议。虽然中国近300a来未遭遇熔岩流灾害的影响,但文中前瞻性的研究工作将为中国相关灾害研究提供思路,也为中国活动火山区的未来灾害预警和工程建设提供方法储备。

火山泥石流研究回顾

本文简要回顾了火山泥石流的研究历史,介绍了近年来这一领域的相关研究情况。主要内容包括火山泥石流的概念,形成机制及特征研究,火山泥石流的评估,火山泥石流的数学模型及数值模拟等。在论述这一领域相关研究进展的同时,对有关研究内容进行了评述和讨论,并对今后的研究工作提出了一些建议。

火山喷发的气体灾害

火山喷发是一种壮观的自然景象，其喷发类型多种多样。火山喷发不仅可以改变地貌，带来一些矿产资源，更多的是给自然界带来灾害．火山喷发一般都同时喷出气体，强火山喷发时巨量的气体喷入空中，会给全球气候和环境造成极大的灾害．