长白山天池火山的地质构造背景

长白山天池火山的地质构造背景 长白山天池火山的地质构造背景 ))))121 3 李春锋张兴科张 王瑜 ) 1中国北京 100081 中国地震局地球物理研究所) 2中国长春 130022 吉林省地震局 ) 3中国北京 100083 中国地质大学 摘要 用地质学 、地球物理学和地震学相结合的途径 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明 ,长白山天池火山处于活动构造背 景中 ,西太平洋板块自日本海沟向我国大陆的持续俯冲作用是长白山天池火山喷溢的主要诱发机 制 ,天池火山的未来喷发可能受北西西向走滑机制的控制 。 关键词 板块俯冲 ;构造背景 ;断裂 ;震源机制 ;构造应力场 () 文章编号 :100323246 20060520043207 中图分类号 : P317 . 2文献标识码 : A 引言 长白山天池火是中外火山工作者公认的 、具有潜在喷发能力的高危险火山 ,它的近代喷发是 全球 2000 年来最大的喷发之一 ,它独特的大地构造位置一直为人们所关注 。在以往的研究中 , 人们主要着眼于天池火山的喷发历史 ,岩石学 ,地球化学等研究 ,而对天池火山的构造背景缺乏 深入 、系统 、全面的研究 。地球形成早期 ,地壳较薄 ,火山活动以熔透式喷溢为主 。随着地球内部 热量的不断消散 ,地壳越来越厚 。这时 ,火山活动主要受构造运动的控制 ,并以裂隙式和中心式 喷溢为特点 。在火山构造背景的研究中 ,特别是对喷发规模较大的火山的构造背景进行研究时 , (往往会因为喷发产物的严重覆盖而难以追索构造痕迹 。天池火山多期的大规模喷发 特别是新 ) 生代以来的爆炸式喷发形成了广布的火山产物 ,这给研究工作带来了极大的困难 。由于长白山 天池火山处于西太平洋板块俯冲带的前缘 ,俯冲作用势必会对天池火山所在区域的构造格局产 生巨大的影响 。基于以上原因 ,我们采取了地质学 、地球物理学和地震学相结合的分析方法 ,对 天池火山的构造背景进行研究 。实际上 ,利用构造地震的震源机制对火山构造背景进行研究的 方法还鲜有人用 。本研究将为以后的火山灾害评估 、工程地质等工作提供基础 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 。 1 长白山天池火山的火山作用 1 . 1 天池火山的演化历史 长白山天池火山是一座大型的复合式火山 ,位于西太平洋板块俯冲带的前沿 、中2朝古老 克拉通北缘附近 ,距我国著名的珲春深震带仅 120 k m ,地处北东 、北西及东西走向的断裂带交 3 汇部位 。长白山地区新生代火山岩厚度平均约 300 m ,体积约 9 000 k m。长白山天池火山区 () 的厚度最大 高达 1 300 m,向四周逐渐变薄 。说明长白山天池火山是本区新生代以来玄武 ( ) 作者简介 : 李春锋 1966,,男 ,高级工程师 ,博士研究生 ,现主要从事长周期地震动的研究工作( ) 基金项目 : 国家自然科学基金项目 50278090资助 中国地震局地球物理研究所论著编号 06 A C2011 本文到收日期 :2006204204 () 1造盾阶段 。从上新世末到早更新世 ,长白山区地壳活动加剧 ,强烈隆起 ,并涌出玄武岩浆 。天池火山口及周围的数十个大小火山口喷出的橄榄玄武岩质岩浆 ,呈放射状向周围漫流 ,形 成火山盾 ,构成了天池火山的基座 。下部军舰山期玄武岩形成时间为 2. 77,2. 12 Ma ,厚 188 m , 是天池火山的主体部分 ;白山期玄武岩形成时间为 1. 66,1. 59 Ma ;上部广坪期玄武岩的主要岩 (性为橄榄辉石玄武岩 、辉石玄武岩 、橄榄玄武岩 、玄武岩 。K2Ar 年龄为 1. 48 ?0. 10 Ma 刘嘉麒 , ) 1982 ,1989。 () 2造锥阶段 。中 、晚更新世 ,以天池为中心 ,大量碱性粗面岩质熔岩溢出 ,堆积在天池火 山口周围 ,盖在军舰山期玄武岩之上 ,形成天池火山锥体 。晚更新世 ,在粗面岩质岩浆喷发的 ( ) 间歇期 ,天池火山锥体子火山喷发 ,形成了由玄武岩质熔渣构成的子火山 老虎洞期玄武岩, () 镶嵌在天池火山锥体的斜坡上 。造锥阶段发生在 1 . 0,0 . 04 Ma 刘嘉麒 ,1989,经历了几个 喷发旋回 。 () ( 3造火山碎屑席阶段 。全新世 ,天池火山发生爆炸式喷发 。4105 aB P 和 1199 AD 刘若新 , ) 1997两次大爆发 ,形成了空降堆积和浮岩流堆积 ,呈席状覆盖于天池火山锥体及玄武岩平台上 。 1199 AD 大爆发的火山灰漂到了千里之外的日本北海道 ,是目前世界罕见的大喷发之一 。1 . 2 天池火山产物的地球化学特征( Ba su , 1991) 除了 Eu 之外 ,粗面岩中的 R E E 值普遍比玄武岩的高 。玄武岩表现出明显的 Eu 正异常 , 而粗面岩则呈强烈的 Eu 负异常 。尽管如此 ,玄武岩和粗面岩的稀土元素模式的总体趋势基 本相同 。粗面岩中的 Eu 异常可能是玄武岩质母岩浆中斜长石晶体分化的结果 ,玄武岩和粗 面岩应属同源岩浆同化作用 ———分步结晶作用的产物 。 天池火山的 Sr2N d2Pb 同位素投影范围介 ) ( ( 于 MO RB 大洋中脊玄武岩和 EM I 第一 类 ) 富集地幔两个端员组分之间 。表明天池火山 新生 代 产 物 含 有 MO RB 和 EM I 两 种 成 分 。 MO RB 成分可能来源于潜没于我国大陆下方 ( ) 的库拉 Kula太平洋中脊 , EM I 成分可能来源 于大陆地幔 。 () 2 区域断裂 带特征 北东 、北西及北北东向为主的几条大规模 断裂带构成了长白山及邻区新生代以来的主 () 体构造格局 图 1。 () 1依兰2伊通断裂带 。走向北北东 ,为一 地堑式槽地 , 由一系列断陷 、隆起组成 。断裂 带形成于中生代中晚期 ,伸展断陷作用形成新 生代早中期 。沿断裂带发育了新生代玄武岩 。 中新世火山活动强烈 ,从南到北都有含超镁铁 45 第 5 期李春锋等 :长白山天池火山的地质构造背景 止 。 () 2敦化 —密山断裂带 。总体走向 45N?,50E? ,形成于中生代中晚期 ,新生代早中期形成 伸展断陷 。沿断裂带发育了大量的新生代玄武岩 。45 Ma 出现小规模的拉斑玄武岩喷溢 ; 11,7 Ma出现大量的碱性玄武岩喷溢 。 () 3图们江断裂 。图们江断裂沿图们江呈北东走向 。断裂在部分地段控制了晚第三纪 — 第四纪的沉积层 。TL 、ESR 法测得的断层泥的最小年龄值大于 10 ka 。这表明 ,此时断层已 没有强 烈 活 动 。有 证 据 表 明 , 沿 图 们 江 断 裂 发 育 有 近 东 西 走 向 的 岩 墙 。由 于 它 切 过 了2 . 77 Ma的玄武岩 ,所以其形成时间可能晚于 2 Ma 。其展布方向与 3 Ma 以来近东西方向的 挤压作用形成的剪切带相一致 。可能为剪切作用形成的岩墙 。 () 4鸭绿江2甑峰山断裂 。走向北东 ,切过长白山天池火山以及中生代花岗岩体 。断层以高角度右行走滑为特征 。在断裂出露的不同地区进行踏勘 ,没有发现断层切过第四系沉积层 的证据 。但在卫星照片上清楚可见 。 () 5北西及东西走向的断裂 。除了上述主要断裂带以外 ,切过长白山天池火山及周边的还有北西西 、北西及近东西走向的断层 。特别是北西西走向的断层 ,在地表调查中很难发现露头 。但 () (在由单新建等解译的卫星照片上发现了至少 5 条 其中两条解译为深断裂断层 ,且平行排列 图 () ) 2。这与重力资料所得出的结果有一致性 。金伯禄等 1994的重力场断裂解译图中给出了天池火山口附近分布的 3 条北西西向断裂 。这些北西西走向的隐伏断层分布于天池火山的南北两 侧 ,与上新世末期以来形成的火山的分布方向一致 。东西走向的断层存在于第四纪沉积层之下 的基岩中 ,断层并没有切过第四纪的沉积层 。这说明它是第四纪之前形成的 ,只是在第四纪以来 的地壳抬升过程中由于差异抬升使区内部分地段的断层高差不一致 。 () 图 2 长白山天池火山及周边断裂构造解译 李春锋 ,2000 3 . 1 西太平洋板块的俯冲作用 () U ye da 等 1972通过对大洋中脊两侧玄武岩磁条带分布特征的研究 ,给出了日本海演化 () () 的示意图 图 3。图 3 a是大约 100 Ma 板块可能的运动方向和构造格局 ;80,90 Ma 以前 , ( ) 库拉太平洋中脊在欧亚大陆潜 没 [ 图 3 b ] ; 大约 40 Ma 前 , 太 平 洋 板 块 的 运 动 方 向 变 为 ( ) W2N W ,转换断层成为俯冲带 [ 图 3 c] ; 目前 西太平洋的俯冲方向大致与我国大陆边缘正 ( ) 交 [ 图 3 d] 。 3 . 2 日本海新生代的演化历史 () ( ) 1始新世 —渐新世早期 主扩张前。晚 白垩世 ,日本岛仍是亚洲大陆的一部分 , 处于 (活动的大陆边缘 。中新世中期 此时库拉板块 ) 开始垂直亚洲大陆边缘俯冲,发生右旋运动 。 整个日本陆块开始向南漂移 ,发生了第 1 次小 规模的拉分作用 。 () ( ) 2渐新世 晚期 —中 新世 早期 主 扩张。 日本海盆两侧的左旋运动占主要地位 。整个 日本以向 南 运 动 为 主 , 产 生 了 棱 形 的 日 本 海 盆 。在走滑断层的控制下 ,盆地强烈下陷 。盆 图 3 日本海演化历史地内产生了一些雁行式的槽地 。 ( )U yeda 等 ,1972 ;略有修改 () () 3中新世中期 第 2 次扩张。发生了近 于平行日本岛弧南部的弧后扩张作用 。这时 , 向南的走滑作用明显减弱 , 只限于狭窄地带 。 ( 21 Ma以后 ,应力场呈强烈的拉张状态 ,拉张方向和日本块体垂直 西南部向 N W2S E 向拉张 , ) (东北部向 E2W 向拉张。此时 ,在日本海的东部边缘产生了一系列地垒和地堑 叠加在先存的 ) 走滑构造上 。15,12 Ma ,向东的扩张占主导地位 。弧后扩张大约在 12 Ma 结束。 () () 4上新世末 —第四纪以来 挤压阶段。3 Ma 或 2 Ma 以来 ,西太平洋板块向西俯冲 ,日 () 本海停止扩张 ,本区进入挤压阶段 。这一阶段 ,地震活动显著 ,震源 中深源地震机制显示了 逆断型的特点 ,地震多沿东倾的断层面分布 ,断层面大致平行于日本海的东部边缘 。这表明 , 本区以 E2W 的挤压为主 。 4 现代区域构造应力场特征 4 . 1 陆源浅源地震所反映的应力状态 研究区内浅源地震的震源机制分析结果表明 ,研究区地震的震源机制特征为近直立断层 的走滑机制 ,节面倾角较大 ,滑动方向接近水平 。这些地震的 P 轴平均方位为近东西向 。由 47 第 5 期李春锋等 :长白山天池火山的地质构造背景 4 . 2 深源地震的震源机制 日本海及中国东北地区的中深源地震的压应力轴与板块下插方向近于平行 ,而张应力轴 () () 与下插方向 近东西向近于垂直 张立敏 ,1983 ; 赵振 ,1991。这说明 ,在板块下插方向上 ,板 块处于压缩状态 。 5 长白山天池火山构造背景分析 我们可以通过以上的描述对长白山天池火山构造背景进行综合分析 。 日本海地区地震震 () 源深度等值线图 张立敏 ,1983表明 ,西太平板块俯冲带的前缘已经达到 () 我国大陆下方 珲春一带。据此推测出长白山天池火山可能位于西太平洋板块俯冲带的前缘 。 由浅源地震震源机制分析结果所得出的研究区的平均最大主压应力方向为 N E E2SW W , 与俯冲带内中 - 深源地震震源机制分析所得出的主压应力方向基本一致 。它们均与板块俯冲 的方 向一致 。从上新世以来的地壳抬升运动来看 ,长白山天池火山从造盾 、造锥到近代喷发 , () 应处于近东西方向的挤压状态 李春锋 ,2000。 卫星照片及重力场解译结果显示 ,在天池火山口及其附近分布着互相平行的一组北西西向 断裂 。 地球化学的分析结果表明 ,天池地区不同时期的火山产物岩浆演化趋势大致相同 ;岩浆可 能具有两个来源 ,即大陆的原始地幔和受西太平洋板块俯冲影响形成的扰动地幔 。 从大区域来看 ,新生代早中期的玄武岩喷发主要受伸展作用控制 。 ( ) 上新世晚期 —更新早期 ,长白山天池地区的断裂活动年代 70 Ma ,见图 1和火山产物的 (() ) 喷发年代 刘嘉麒 ,1988并不吻合 。这说明 ,早期的断裂运动 北东向并不是火山喷发的直接 诱发机制 。可能只是在深部岩浆上升后 ,其局部地段起到了喷发通道的作用 。在天池及周围 ( ) 切过玄武岩盾的“X”型剪节理的锐夹角指向近东西 李春锋 ,2000。这表明 ,该地区更新世以 来受到了近东西走向的挤压作用 。更新世晚期以来 ,具有弱挤压条件下喷发的特征 。喷发活 动受到了北西西向深断裂的控制 。 ( 综上所述 , 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 为 :西太平洋板块从侧向转向垂直方向对我国大陆进行俯冲的过程中 大 () 约 100 Ma,40 Ma,致使我国东北地区形成了北东走向的左行平移断层 依兰2伊通断裂 、密 ) () 山2敦化断裂“, 日本海和日本”地区发生走滑运动 渐新世晚期 —中新世早期,并出现两次扩 () 张 。鸭绿江2甑峰山断裂 70 Ma的右行走滑运动可能也由这一期间的俯冲运动引起 。“日本 () () 海和日本”地区由北北东向 渐新世晚期 —中新世早期转向北西向 中新世中期两次主扩张 , 使日本大陆逐渐从我国大陆分离 。这种分离过程所产生的强烈拉张作用可能是我国东北地区 产生北东向伸展作用的主要原因 。随着西太平洋板块向我国大陆进一步俯冲 ,日本海停止扩 () 张 大约 12 Ma,并于第三纪晚期使东北地区形成挤压环境 。天池火山早期喷发可能以被动 的岩浆上涌为主动力 ,而晚期的喷发可能受北西西向走滑断裂的控制 。天池火山产物中出现 了大洋地幔成份 ,说明西太平洋板块在深部参与了岩浆的热活动 。 6 未来的可能喷发 ( 火山机构本身具有较大的喷发潜力 。长白山地区是我国东北上升最快的地区 郭良迁 , ) ( ) 1990。天池火山锥体在全新世仍在上升 刘若新 ,1995。火山机构中有岩浆房存在的证据 () ( 汤吉 ,1997。火山机构中 , 火山地震活动频繁 , 特别是近几年火山地震非常活跃 吴建平 , 呈现挤压状态 ,研究区的最大主压应力为 N E E2SW W 方向 ,断层以走滑运动为主 。我们有理 由认为天池火山未来的喷发可能受北西西向断裂的走滑作用所控制 。7 结论 长白山天池火山处于活动的构造背景中 ,仍然在活动中 ,喷发潜力巨大 。西太平洋板块向 中国大陆的持续俯冲作用 ,使我国东北地区现今呈现挤压状态 ,是天池火山未来喷发的驱动 力 。天池火山未来的喷发可能受北西西向断裂的走滑作用所控制 。 参考文献( ) 郭良迁. 1990 . 东北断块区的现代垂直形变及其构造活动的意义[J ] . 东北地震研究 ,6 3:15,20 金伯禄 ,张希友. 1994 . 长白山火山地质研究[ M ] . 吉林延吉 :东北朝鲜民族教育出版社 ( ) 李春锋. 1999 . 长白山天池火山的危险性和火山碎屑流灾害评估[J ] . 东北地震研究 ,15 3: 64,73 李春锋 ,王瑜 ,郑雅琴等. 2000 . 长白山地区火山作用的地质构造背景[ R ] . 吉林省地震局 ,中国地震局地质研究所 ( ) 刘嘉麒. 1988 . 中国东北地区新生代火山幕[J ] . 岩石学报 ,9 1: 1,10 刘嘉麒. 1989 . 论中国东北大陆裂谷系的形成与演化[J ] . 地质科学 ,3 ,3,10 刘嘉 麒 ,王松山. 1982 . 长白山火山与天池的形成时代[J ] . 科学通报 , 21 ,34,37 刘若 新. 1995 . 火山作用与人类环境[ M ] . 北京 : 地震出版社 ,28,35 刘若新 ,魏海泉等. 1997 . 长白山天池火山最近一次大喷发年代研究及其意义[J ] . 中国科学 D 辑 , 5 ,55,59 ( ) 汤吉 ,刘铁胜等. 1997 . 长白山天池火山区大地电磁测深初步观测[J ] . 地震地质 ,19 2:164,170 ( ) 吴建平. 2005 . 中国大陆火山监测研究进展[J ] . 地震地磁观测与研究 ,26 5:1,10 张立敏 ,唐晓明等. 1983 . 板块构造基本问题[J ] . 地球物理学报 ,2 ,29,39 ( ) 赵振. 1991 . 日本海中深源地震的活动特征[J ] . 东北地震研究 ,7 2: 1,16 Ba su . 1991 . Majo r ele ment , R EE , a nd Pb , Nd a nd Sr geoche mi st r y of Cenozoic Volca nic rock s of ea st er n Chi na : i mplicatio n s fo r t hei r o rigi n f ro m subocea nic2t yp e ma ntle re ser voi r s[J ] . Ea rt h a nd Pla net ar y Science L et t er s ,105 ,149,169 U yeda . 1972 . Origi n a nd develop ment of t he Philippi ne Sea [J ] . Nat ure Phys Sci , 240 ,176,178 49 第 5 期李春锋等 :长白山天池火山的地质构造背景 Analysis of tecton ic sett ing of Changba ishan Tianchi Volcano 1) 2) 1) 3)L i Ch unf e ng, Zha ng Xi ngke, Zha ng Ya nga nd Wa ng Yu ) 1I ns t i t ute o f Geo p h y s ics , Chi n a Ea rt hquake A d m i nis t rat i on , B ei j i n g 1000081 , Chi na ) 2Ea rt hquake A d m i nis t rat i on o f J i l i n P rov i nce , Ch an gc h un 130022 , Chi na ) 3Chi na U ni ve rsi t y o f Geoscie nces , B ei j i n g 100083 , Chi n a Abstract The t ecto nic set ti ng of Tia nc hi Volca no i s a nal yze d i n o ur st udy wit h geolo gical , geop hysical a nd sei smolo gical met ho d s. The st udy sho w s t hat Tia nchi Volca no i s locat ed i n a n active set ti ng. The subductio n of t he We st Pacific Plat e f ro m J ap a n Tre nch to t he no r t hea st of Chi na i s t he mai n i nduce me nt of t he er up tio n s of Tia nchi Volca no . A nd it may be t he st ri ke2slip f a ulti ng of N W W t hat co nt rol s t he f ut ure er up tio n of Tia nc hi Volca no . Key words : p lat e subductio n , t ecto nic set ti ng , f a ult , mec ha ni sm at t he so urce , t ecto nic st re ss