長白山天池火山造錐期中酸性 火山巖研究進展

李萌萌徐智濤楊 帆孫立影

1）中國長春130117 中國地震局火山研究所

2）中國長春130117 中國地震局火山研究所火山學實驗室

在全球火山中，晚更新世以來有過活動的約有1 500 余座，其中環太平洋火山帶的火山分布數量最多且集中（約80%的火山噴發發生在該帶）。我國是晚更新世火山發育的國家之一，分布著數座活火山或具備噴發能力的休眠火山（Hickey，1982；Davies，1992；劉若新，2000）。長白山天池火山是我國境內規模最大、保存最完整的新生代多成因復合火山，火山噴發過程大致可分為造高原階段、造盾階段、造錐階段和千年大噴發階段（Wei et al，2001）。

長白山天池火山錐坐落于上新世至早更新世玄武巖盾之上，錐體巖性主要以粗面巖、堿流巖為主，其次為少量玄武巖、流紋巖、英安巖和安山巖。有關錐體區范圍內中酸性火山巖的成因、巖漿起源與演化和同期火山作用一直是國內外火山學家研究的關注點。自20世紀90 年以來，經過30 多年諸多地質學家的努力，取得以下重要成果：①將火山錐體期火山巖年限定在0.61—0.02 Ma，成巖時代整體歸屬為早更新世至晚更新世末期，對天池火山造錐噴發持續整個更新世具有指示意義；②粗面巖和流紋巖大部分為堿性系列，小部分為玄武巖、英安巖、粗面巖、流紋巖為亞堿性系列，AFM 圖解顯示，粗面巖和流紋巖大部分屬鈉閃堿流巖，少部分屬堿流巖和玄武巖；③隨著巖漿的演化，巖性依次為基性玄武巖→中酸性粗面巖→酸性流紋巖，其SiO2含量與相應CaO/Al2O3比值呈現負相關性，而Rb、Nb、Zr 和Y 含量與MgO 含量之間表現出非線性負相關，Sr 與Ba 含量值與MgO 含量值呈正相關性。此外，它們對應稀土元素中δEu 值從正異常變化至負異常，暗示了巖漿演化過程中發生了斜長石分離結晶或橄欖石和單斜輝石去除作用；④中—晚更新世流紋巖比粗面巖具有更高的稀土總量、LREE/HREE、LaN/YbN、La/Sm 和Gd/Yb 比值，可能說明造錐期巖漿演化過程發生了一定程度的結晶分異作用。

基于以上研究，對于天池火山造錐期，國內外火山研究學者進一步提出2 種火山噴溢機制：①天池火山造錐期由玄武質巖漿演化而成，火山下存在一個不同于粗面巖質和堿流巖質的地殼巖漿房，或者說地殼巖漿房可能存在熔體分層結構（Hickey et al，1982；孫春強，2008）；②造錐期噴發期間粗面質巖漿發生的巖漿混合作用，促使了火山作用的發生（魏海泉等，2014；Pan et al，2020）。