Petrology and Geochemistry of Jinlongdingzi Active Volcano—the Most Recent Basaltic Explosive Volcano at Longgang

The Jinlongdingzi active volcano erupted before 1600a, and it is the latest basaltic explosive volcano at Longgang Volcano. Its volcanic products include the Jinlongdingzi volcanic cone (elevation 999.4m), the lava flow and the widely\|spread volcanic pyroclastic sheet (Sihai Pyroclastic Sheet). Jinlongdingzi volcanic rocks are trachybasalts with very similar REE patterns and incompatible element patterns, and their \{\{\}\+\{87\}Sr\}/\{\{\}\+\{86\}Sr\} and \{\{\}\+\{143\}Nd\}/\{\{\}\+\{144\}Nd\} ratios range from \{0.704846\} to \{0.704921\} and from \{0.512619\} to \{0.512646\}, respectively. It is revealed that the trachybasalt has the character of primary magma derived directly from mantle sources with very little evolution and crust contamination during its ascending. The younger mantle xenoliths demonstrate that the mantle source of the Jinlongdingzi Volcano is hydrous, with relatively low temperature.

三维大地电磁方法揭示的吉林龙岗板内单成因火山深部岩浆系统

板内火山作用是指在远离板块构造边界的大陆内部发生的火山活动,位于中国东北的龙岗火山是研究板内火山活动的天然实验区. 我们分别于2020年和2022年在吉林龙岗火山区及其周围区域连续开展大地电磁测量工作,获得了覆盖龙岗火山区的141个宽频带测点数据,通过三维反演获得了该区域地壳上地幔尺度精细的三维电性结构模型. 该模型揭示出龙岗火山区及其周边地区上地壳基本上为高阻体,代表着火山区岩浆早期活动时大面积喷发冷凝所产生的火山岩. 龙岗火山区下方存在着多条岩浆通道穿过莫霍面在上地幔尺度合并且向下继续延伸. 这些岩浆通道自下而上可能主导了近期火山喷发和地壳隆升以及小震活动. 该模型清晰的显示了一个大陆板内火山系统从地幔源到地表跨岩石圈的形成机制,结合岩石学和地球化学资料,推测龙岗火山区的岩浆系统可能直接从软流圈地幔快速上升至地壳内部减压熔融导致喷发作用. 这些结果不但可以为龙岗火山区喷发风险的预测提供深层地球物理依据,也能为理解板内火山形成机制提供启发.

吉林龙岗第四纪火山活动分期

在约 170 0 km2的龙岗火山区内分布 10 0多个玄武质岩浆爆破成因的火山渣锥和射气岩浆成因的低平火山口 -龙湾 ,最新喷发距今约 150 0～ 160 0年。本文在火山地质研究基础上 ,测定了龙岗第四纪火山活动形成的熔岩台地、火山渣锥、低平火山口、火山碎屑席等不同火山地质体的 3 1个火山岩 K-Ar年龄和 2个炭化木与泥炭层的 14C年龄 ,厘定了龙岗第四纪 3期火山活动的时间 :小椅山期 (早更新世 :2 .15～ 0 .75Ma)、龙岗期 (中 -晚更新世 :0 .68～ 0 .0 5Ma)和金龙顶子期 (全新世 :160 0～ 150 0 a.BP)

龙岗火山群单成因火山作用

长白山区龙岗火山群内分布有100多座由玄武质岩渣锥、熔岩流、低平火山口等火山结构组成的新生代火山。单成因火山作用决定着龙岗火山区内火山结构与规模,这对指导当地减轻火山灾害工作也有一定意义。

金川泥炭沉积中火山喷发物的发现及其意义

对金川西大甸子干玛珥泥炭沉积中部一段泥砂状物质进行鉴定 ,首次发现火山玻璃 ,确定为近源火山一次爆炸式喷发的原地沉积物。在排除来自长白山天池火山和龙岗金龙顶子火山约 1 60 0a前喷发的可能性后 ,据该火山喷发物主要化学成分特点 ,推测其为龙岗火山群早于金龙顶子火山约 1 60 0aBP喷发的另一次喷发产物。据该火山喷发物所在泥炭层的年龄 ,推测这次喷发的可能年代为 1 5BC～ 2

吉林龙冈火山群金龙顶子火山喷发物中幔源包体的基本特征及其地质意义

龙冈火山群金龙顶子火山喷发发生在距今1500年前,其火山喷发物中所含的幔源橄榄岩包体是我国在最新火山喷发物中所发现的幔源包体。这些包体以普遍含有韭闪石为特征。包体的结构和位错构造反映这些包体在上地幔条件下经历过一定程度的变形作用。包体的平衡温度大多数集中在800～950℃之间,只有个别样品温度达到1050℃;平衡压力大多数集中在1.0～1.5GPa之间。由包体平衡温度、压力得到的上地幔地温线稍低于中国东部由新第三纪包体得到的上地幔地温线,但接近第四纪包体得到的地温线。包体在上地幔条件下变形时的差异应力在30～44MPa,应变速率为10^(-18)s^(-1)～10^(-15)s^(-1)。角闪石的出现反映上地幔流体的渗透及交代作用。金龙顶子火山喷发的玄武岩浆直接来自35～50km的上地幔顶部。

龙岗金垅顶子近代活动火山的岩石学与地球化学

距今１６００ 年前喷发的金龙顶子火山是龙岗火山群中一座最年轻的近代活动火山， 它的喷发物包括金龙顶子火山锥体 （海拔９９９．４ｍ ）、熔岩流及其广布的火山碎屑席 （四海火山渣层）。金龙顶子火山岩为单一的粗面玄武岩， 有着极为相似的ＲＥＥ和不相容元素分布模式， ８７Ｓｒ／８６Ｓｒ和１４３Ｎｄ／１４４Ｎｄ 分别变化于０．７０４８４６～０．７０４９２１ 和０．５１２６１９～０．０．５１２６４６， 这反映了它们直接来自地幔源区， 岩浆上升过程极少演化和壳源混染， 具有较为原始的岩浆特点。年轻火山岩中的幔源捕虏体提供了该区存在相对低温 （～９００℃） 含水的地幔。

龙岗火山喷发特征与火山岩岩石化学初步研究

龙岗火山是中国少数几个近代仍有喷发的活动火山区之一,在1700多平方千米火山区内形成100多个玄武质岩浆爆炸成因的火山锥和低平火口湖(龙湾),并有约1600aBP喷发的金龙顶子活火山。龙岗火山岩是单一的粗面玄武岩,具有一致的化学成分,表明岩浆上升过程中很少演化,推测龙岗火山岩来自同源地幔岩浆。

利用垂直形变资料分析龙岗火山的活动性

首先分析了龙岗火山区及其附近20多年来5条水准路线所反映的垂直形变背景场情况,发现相对于长春基准点,长白山区东部和北部地区主要表现为大面积下沉运动,而龙岗火山区则表现为相对上升运动;然后分析了龙岗火山区主要隆起区垂直形变场变化以及剪切和张裂变形率变化,所得结果均反映了长抚线发生了较明显的活动;最后运用改进的Mogi模型,采用L曲线法反演了主要隆起区可能的压力源参数。结果表明,龙岗火山区岩浆的位置在42.1°N,126.5°E附近,与深地震测深研究结果近似。相对于长白山天池火山,压力源等效半径变化较大,达到183m左右,源的深度在30km左右,相对较深。

长白山火山区地壳S波速度结构的背景噪声成像

利用探测深俯冲的中国东北地震台阵NECsaids的60个流动台与固定地震台2010年7月至2014年12月的垂向连续波形数据,采用地震背景噪声成像方法获得了研究区6~40 s周期的瑞雷波相速度分布,并通过相速度频散反演得到了研究区下方0~50 km的三维S波速度结构.结果表明:研究区下方地壳S波速度结构存在明显的横向和纵向不均匀性,浅部速度结构与浅表地质构造单元有较好的对应,深部速度结构较好地反映了区域火山活动及深部热物质作用的结构特征;在长白山火山下方9~30 km深度范围内存在明显低速区并有向下延伸的趋势,推测可能为长白山火山地壳岩浆囊;在龙岗火山下方12~30 km深度范围内发现较弱的低速区,可能代表火山喷发后的残留物,而在镜泊湖火山下方没有明显的低速异常,说明镜泊湖火山地壳内可能不存在部分熔融的岩浆物质.

吉林省龙岗火山群现今活动性研究

吉林省龙岗火山区30多年构造地震活动一直很频繁,地震活动性明显强于附近的构造单元;通过对50年来的一等精密水准复测资料和该地区地震活动分析,发现龙岗火山群地区地壳整体上升,累计上升速度达40cm,明显大于其它地区地壳运动速率。这一现象可能预示龙岗火山的活动性有增强趋势。

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。

龙岗金龙顶子火山空降碎屑物数值模拟及概率性灾害评估

空降碎屑物为爆炸式火山喷发产生的一种重要的灾害类型,数值模拟已成为一个快速有效地确定火山灰扩散和沉积范围的方法。本文根据改进的Suzuki(1983)二维扩散模型,编写了基于Windows环境下的火山灰扩散程序。通过对前人资料的分析,模拟了龙岗火山群中最新火山喷发——金龙顶子火山喷发产生的空降碎屑物扩散范围,与实测结果具有很好的一致性,证实了模型的可靠性和参数的合理性。根据该区10年的风参数,模拟了7021次不同风参数时金龙顶子火山灰的扩散范围,以此制作了火山灰沉积厚度超过1cm和0.5cm时的概率性空降碎屑灾害区划图。本文的研究可为龙岗火山区火山危险性分析和灾害预警与对策提供重要的科学依据。

吉林龙岗火山区形变特征与隆升机理分析

吉林龙岗火山区是第四纪活动火山,具有潜在喷发危险。通过GNSS和水准资料分析区域三维地壳运动,得出2011-2019年相对欧亚板块水平运动以东南向为主,速度<10 mm/a。敦化-密山断裂以东受日本2011年“3·11地震”影响强烈,现以拉张运动为主;近年来水准资料揭示火山区垂直运动以隆升为主。2014-2019年的InSAR资料显示隆升集中在靖宇一带。结合MT剖面反演得到的深部电性结构,龙岗火山区西侧高阻体分布在深度18 km以上,金龙顶子火山下方最浅。中部为早期喷发形成的火山,下方高阻体分布在深度40 km以上,东侧抚松一带分布在深度约20 km以上,地壳范围内的高阻结构表明岩浆已固结。高阻结构层可分辨出断层两侧电阻的差异性。高阻体下方存在大规模低阻结构,推测为中下地壳岩浆系统。金龙顶子火山深度10 km以下的低阻结构可能为岩浆通道,并与中下地壳岩浆系统相连。东侧区域岩浆平均深度约30 km,相对较浅。龙岗火山区幔源物质的上涌及间断性的向上运移引起地壳隆升及地震活动。

吉林金龙顶子火山空降堆积物体积估算及其地质意义

用梯形法、对数坐标直线交叉法、厚度对数-面积平方根法对吉林龙岗金龙顶子火山四海期空降堆积物的体积进行了估算,结果分别为0.096 km3,0.138 km3,0.109 5 km3,与Los Alamos National Laboratory开发的火山喷发模拟软件模拟的结果(0.105 km3)相近。对比分析认为;梯形法存在的主要问题是忽略了最后一条等厚线与零点等厚线间的体积,从而低估了实际喷出量;对数直线交叉法虽然减少了厚度与面积间的非线性相关性,但获得的两条直线具有相当大的主观性;厚度对数-面积平方根法是在空降堆积物随着远离火山口呈指数性减薄的事实基础上提出的,是比较准确的体积估算方法。

龙岗火山区尾波Q值的初步研究

基于Sato单次散射模型,利用2007年5月至2010年2月龙岗火山测震台网记录到的发生在火山区及邻近地区内的41次ML≥1.6地震的波形资料,计算了龙岗火山区的尾波Q值,得出尾波Q值与频率的关系为Q(f)=(42.65±7.53)f(0.8459±0.1642),具有以低Q值高η值为特征的火山构造活跃地区的尾波性质。火山区尾波Q值的空间分布显示,金龙顶子火山附近的金川台尾波Q0值为31.98,明显低于其它台站。结合深地震探测和垂直形变资料成果,佐证了龙岗火山岩浆囊的位置可能在金龙顶子火山附近。

龙岗火山喷发危险性初探

阐述了龙岗火山的地质构造及历史喷发特点,重点分析了龙岗火山区的现今地震活动性及地壳变形特点。结果表明,龙岗火山区现今地震活动性在不断增强,震源深度逐渐变浅;地壳形变有明显变化,火山活动趋于加强,未来潜在喷发的危险性不容忽视。

吉林龙岗火山区深部电性结构特征分析

龙岗火山群是中国主要的活火山之一,其中的金龙顶子火山在距今约1600a前发生过大规模喷发活动,具有潜在喷发危险。文中利用一条西起梅河口市、东至长白山景区西门,穿过龙岗火山核心区及金龙顶子火山,长度超过160km的宽频带密集测点的大地电磁剖面数据进行相位张量分解和二维反演计算,获得沿剖面的深部电性结构特征。分析表明,龙岗火山群及邻区地壳范围内分布深浅不一的高阻结构,且在早期形成的火山群下方分布更深,推测与岩浆的固结作用有关。高阻体下方存在明显的大规模低阻结构,推测为中下地壳岩浆系统,研究区的地壳隆升及地震活动等可能与岩浆活动有关。最新喷发的金龙顶子火山下方(10km以深)可能存在着岩浆通道,且与中下地壳岩浆系统相连接,10km以浅的岩浆可能已经固结。在剖面东部发现的中下地壳低阻结构显示出继续向东部的长白山天池火山区延伸,结合前人的大地电磁及地震学等研究结果推测,龙岗火山群可能与长白山天池火山在中深部共用岩浆系统。

吉林省新生代龙岗火山群期次划分及火山喷发类型特点

吉林省龙岗地区龙岗火山群,新生代火山活动可划分为5个火山喷发期次,由老至新为:船底山期、小椅子山期、大椅子山期、金龙顶子期、四海期。根据对各期火山岩相的研究,确定了它们的火山喷发类型。

同步辐射X射线荧光微探针技术测定熔融包裹体中的微量元素

采用同步辐射X射线荧光微探针无损分析技术 ,对吉林龙岗火山群地幔捕掳体中的斜方辉石矿物及其熔融包裹体进行了测试 ,并用美国玻璃标样 (NIST 6 12 )标定出K ,Sc ,Ti,Cr ,Mn ,Fe ,Co ,Ni,Cu ,Zn ,Ga ,Sr,Y等 13种元素的含量 .其中 ,斜方辉石中的Cr ,Mn ,Fe ,Ni等元素含量与波长色散电子探针分析结果相对误差分别为 15 % ,5 % ,7% ,8% .包裹体中过渡族元素球粒陨石标准化曲线型式与中子活化全岩分析结果相似 。