本项目将以现代火山物理学理论为基础,运用最新的科学测试仪器(高精度空间测站仪、扫描电镜、激光粒度仪、粒径及形态分析仪等),以长白山天池火山千年大喷发火山碎屑流为研究对象,选取具有代表性意义的典型流动单元,开展火山碎屑流宏观堆积构造特征的野外调查,研究火山碎屑流的近源、中源和远源岩相变化特征,建立火山碎屑流纵向和横向剖面对比图,并结合室内碎屑粒度特征与显微形貌特征分析研究,建立天池火山千年大喷发碎屑流的相模式,探讨火山碎屑流搬运堆积机制,为天池火山碎屑流动力学过程、成灾机制和灾害效应研究提供科学依据。
Changbaishan volcano;millennium eruption;pyroclastic deposit;pyroclastic facies;
本项目主要从分布特征、地层堆积结构特征、岩石学、地球化学、粒度分析和搬运堆积模式、喷发时代这7个方面对长白山天火山碎屑流堆积环境特征进行研究,完成了预定目标,获得了以下认识 (1)千年大喷发火山碎屑流形态为火山碎屑裙,堆积厚度表特征为“两端薄、中间厚”,以天池火口为中心,0~10km范围内为河沟型堆积,10-20km范围内为谷塘型堆积,20-42km范围内,为扇状堆积物。火山碎屑流厚度分布特征与Wright et al.(1980)建立的火山碎屑流相模式有明显不同。天池火山锥体坡度在12o-25 o之间;近源堆积构造和岩相特征表明近源火山碎屑流是高密度、高能量的混杂流体。以上两个特征表明,天池火山近火口地形较陡,不利于高动能的火山碎屑流巨厚层堆积。(2)天池千年大喷发火山碎屑流岩相主要特征为纵向为黑色强熔结碱性粗面质熔结凝灰岩,中源为灰黑色、黑色碱性粗面质熔结凝灰岩,远源为灰白色碱流质松散浮岩堆积物,熔结程度随着与火口距离的变远而减弱。(3)火山碎屑流相地层上具体表现为近源火山碎屑流地层堆积构造组合有斑杂构造、类熔岩构造等;中源火山碎屑流地层堆积构造组合有厚层堆积、岩屑富集带、浮岩富集带、柱状节理、块状构造(垮塌成因)、强熔结条带等,此外发育逃气孔、峰从等构造;远源火山碎屑流地层堆积构造组合有粗尾粒序层理、爬升地层和地浪堆积地层等,次生改造程度高。(4)火山碎屑流相在粒度分析中的具体表现为由中源到远源,火山碎屑地层粒度平均中值变大,粒径变小;近源火山碎屑流为高密度流体,碎屑磨圆程度高,中源到远源山碎屑流流体密度的变弱,流体发生重力分异作用;(5)天池千年大喷发火山碎屑流流经白西林场时有水作用参与,搬运方式主要为蒸汽化作用形成的弹道搬运和蒸汽扩散作用形成的低密度的具有较强剪切力的牵引搬运。(6)从千年大喷发碎屑流堆积物中所采集的一棵大碳化木树干(树龄264年,带树皮),从树皮向树芯每隔10个年轮共采集27个样品,对样品进行了高精度AMS14C系列测年,并与国际标准树轮曲线进行对比,得到了迄今为止最为精确的长白山千年大喷发的时间为AD 946年。 本项目培养研究生4名,项目第一标注发表科研论文10篇(含国际SCI论文2篇,国内SCI论文3篇。EI论文1篇)。