长白山天池火山造锥期中酸性 火山岩研究进展

李萌萌徐智涛杨 帆孙立影

1）中国长春130117 中国地震局火山研究所

2）中国长春130117 中国地震局火山研究所火山学实验室

在全球火山中，晚更新世以来有过活动的约有1 500 余座，其中环太平洋火山带的火山分布数量最多且集中（约80%的火山喷发发生在该带）。我国是晚更新世火山发育的国家之一，分布着数座活火山或具备喷发能力的休眠火山（Hickey，1982；Davies，1992；刘若新，2000）。长白山天池火山是我国境内规模最大、保存最完整的新生代多成因复合火山，火山喷发过程大致可分为造高原阶段、造盾阶段、造锥阶段和千年大喷发阶段（Wei et al，2001）。

长白山天池火山锥坐落于上新世至早更新世玄武岩盾之上，锥体岩性主要以粗面岩、碱流岩为主，其次为少量玄武岩、流纹岩、英安岩和安山岩。有关锥体区范围内中酸性火山岩的成因、岩浆起源与演化和同期火山作用一直是国内外火山学家研究的关注点。自20世纪90 年以来，经过30 多年诸多地质学家的努力，取得以下重要成果：①将火山锥体期火山岩年限定在0.61—0.02 Ma，成岩时代整体归属为早更新世至晚更新世末期，对天池火山造锥喷发持续整个更新世具有指示意义；②粗面岩和流纹岩大部分为碱性系列，小部分为玄武岩、英安岩、粗面岩、流纹岩为亚碱性系列，AFM 图解显示，粗面岩和流纹岩大部分属钠闪碱流岩，少部分属碱流岩和玄武岩；③随着岩浆的演化，岩性依次为基性玄武岩→中酸性粗面岩→酸性流纹岩，其SiO2含量与相应CaO/Al2O3比值呈现负相关性，而Rb、Nb、Zr 和Y 含量与MgO 含量之间表现出非线性负相关，Sr 与Ba 含量值与MgO 含量值呈正相关性。此外，它们对应稀土元素中δEu 值从正异常变化至负异常，暗示了岩浆演化过程中发生了斜长石分离结晶或橄榄石和单斜辉石去除作用；④中—晚更新世流纹岩比粗面岩具有更高的稀土总量、LREE/HREE、LaN/YbN、La/Sm 和Gd/Yb 比值，可能说明造锥期岩浆演化过程发生了一定程度的结晶分异作用。

基于以上研究，对于天池火山造锥期，国内外火山研究学者进一步提出2 种火山喷溢机制：①天池火山造锥期由玄武质岩浆演化而成，火山下存在一个不同于粗面岩质和碱流岩质的地壳岩浆房，或者说地壳岩浆房可能存在熔体分层结构（Hickey et al，1982；孙春强，2008）；②造锥期喷发期间粗面质岩浆发生的岩浆混合作用，促使了火山作用的发生（魏海泉等，2014；Pan et al，2020）。