长白山地区火山碎屑粒度特征研究.pdf

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1、第32卷第2期地震地质V01．32．NO．22010年6月SEISMOLOGYANDGEOLOGYJune，2010doi：10．3969／j．issn．0253—4967．2010．02．006长白山地区火山碎屑粒度特征研究赵波许建东于红梅(中国地震局地质研究所，北京100029)摘要长白山地区全新世火山活动活跃，发育了良好的火山空降、火山碎屑流、火山涌流和火山泥石流堆积物。这些堆积物交错堆积，野外区分较为困难。在火山碎屑地层剖面调查基础上，系统采集了各种类型的火山碎屑堆积物样品。在实验室通过粒度参数和概率累积曲线分析，对堆积物成因类型进行了判别

2、，讨论了火山空降堆积物和火山碎屑流堆积物随着与火口距离变化的规律。首次对研究区内粒度范围为62．5～0．021~m的细火山灰进行了粒度分析，对火山碎屑流和火山碎屑涌流中细火山灰端元分布特征和地质意义进行了分析和讨论。关键词火山碎屑细火山灰粒度分析概率累积曲线长白山地区中图分类号：P317．3文献标识码：A文章编号：0253—4967(20l0)02—0233—11O引言火山碎屑是爆炸式火山喷发的产物，根据搬运和堆积方式的不同，传统上一般将火山碎屑分为火山空降堆积物、火山碎屑流堆积物和火山碎屑涌流堆积物(Caseta1．，1987)。刘祥等(1997

3、)将次生的火山泥石流堆积物也纳入了火山碎屑范畴。广义的长白山火山区包括天池火山区和龙岗火山群。天池火山是中国大陆规模最大的复合型火山，经历了上新世到早更新世玄武岩喷发造盾、中更新世到晚更新世粗面岩喷发造锥的演化历史，全新世以来造伊格尼姆岩喷发活动活跃，形成了大量的火山碎屑堆积物，主要包括火山空降堆积物、火山碎屑流堆积物和火山泥石流堆积物。龙岗火山区是中国东北最具代表性、规模最大的单成因火山区，除了星罗棋布的火山口，玄武质熔岩流广泛分布。龙岗火山区全新世火山活动活跃，最晚一次喷发为金龙顶子火山1600年左右的亚布里尼爆发(刘祥等，1997)。此外，龙

4、岗地区分布着众多的低平火山口和火山碎屑涌流堆积物(白志达等，2006)。粒度分析是研究火山碎屑的一种基础手段，主要功能就是通过粒度分布特征来判别堆积物的分选性和成因类型。前人曾在长白山地区对火山碎屑流和空降堆积物做了部分粒度分析工作(杨清福等，1996，2007；刘祥等，1997；刘若新等，1998；刘强等，2009)，并以此为基础对天池火山碎屑流搬运机制进行了探讨。赵波等(2008)曾对龙岗地区火山碎屑涌流粒度特征进行过系统分析，并讨论了火山碎屑各分组端元及所代表的动力学机制。此外，李花淑等(2005)和聂保锋等(2009)也曾分别对长白山火山泥

5、石流分布模式和堆积物堆积环境进行过初步研究。在[收稿日期]2010—03—04收稿，2010—04—21改回。[基金项目]国家自然科学基金(40972209)和中国地震局地震行业科研专项(20070827)共同资助。234地震地质传统的火山学中，根据粒度大小，火山碎屑一般可分为4种类型：火山弹(>64mm)、火山砾(64—2mm)、粗火山灰(2mm～62．5m)和细火山灰(<62．5m)(Schmideta1．，1987)。在以往长白山地区火山碎屑物的研究中，由于受到测量仪器条件的限制，在粒度分析过程中，研究者们都忽略了客观存在的<62．5m的细粒

6、火山灰颗粒，而这种细粒火山灰已被证明携带着大量与能量释放相关的破碎信息(Sheridaneta1．，1987；Zimanowskieta1．，2003)，缺少细粒火山灰端元的粒度特征分析显然缺失了部分火山动力学特征信息。本文通过野外地质调查，对长白山天池火山的火山空降堆积物、火山碎屑流堆积物、火山泥石流堆积物和长白山龙岗火山碎屑涌流堆积物的粒度进行了对比分析。在此基础上，对火山碎屑流和火山碎屑涌流<62．5m的细火山灰组分端元分布进行了研究，并对其地质意义做了初步探讨。1研究区地质概况及样品采集2006-2009年多次到长白山地区，对十二道自河峡谷

7、的火山碎屑流、二道白河流域的火山泥石流、圆池附近的空降堆积物和龙岗龙泉龙湾火山进行地质调查。第四纪以来，天池火山区火山活动活跃，喷发产物主要以火山碎屑物为主。长白山天池火山千年大喷发规模巨大，在距离火口20km范围内，火山碎屑流受地形和重力作用影响，沿熔岩流峡谷流动，主要分布于十二道白河峡谷、鸭绿江峡谷和锦江峡谷等，具有不同程度的熔结，发育块状构造、逃气孔和柱状节理等，厚度达30m，为中源谷塘型堆积；在距离火口20—40km范围内，地势平缓，为无熔结席状远源碎屑堆积。野外调查发现，研究区的火山碎屑物普遍经历了后期改造，次生火山泥石流与原生的火山碎屑

8、流堆积地层交错产出，地层结构特征与火山涌流结构特征类似，而火山空降碎屑物则表现为短距离搬运或原地垮塌。本项研究在中源的十二