张忆融

摘要：指出了望天鹅火山是长白山地区唯一可与天池火山相媲美的中心式火山口，自20世纪80年代以来，对它的研究工作多围绕地球化学开展，不够全面。为此，基于复杂性科学理论，并结合物理、化学分方法，对望天鹅火山岩石的特征及其成因进行了研究。以期为对相关科学研究提供参考。

关键词：火山;望天鹅;地球物理;地球化学

中图分类号：P317

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）4-0056-02

1 引言

火山活动作为一种地质作用，自地球地质运动以来便一直存在着，它参与了地球各个圈层的形成和演化，在这种地质活动作用下形成的火山，更是地球演化的漫长地质历史时期遗留下来的不可再生的地质自然遗产。猛烈的火山喷发会给人们带来巨大的灾难，吞噬、摧毁大片土地;火山爆发时喷出的大量火山灰和火山气体，会对气候造成极大的影响，把大量生命、财产烧为灰烬。但同时，火山喷发也会给人类带来诸多益处，如提供许多重要的矿产资源，将地球内部的碳氢氧及其化合物带至地表，从而为地球上生命的起源和演化提供物质基础。

2 望天鹅火山的研究

2.1 研究背景

望天鹅火山是一座中心式喷发和溢流的玄武质火山锥，海拔2051.4 m，是东北地区第二高峰，坐落在我国吉林省长白县与抚松县的交界处，是漫江上游与长白十五道沟至十九道沟水系的分水岭，与长白山天池火山以及位于朝鲜的南胞胎山火山鼎足而立[1-3]。20世纪80年代以来，大批学者对天池火山展开了系统的年代学岩石学、地球化学、构造背景等研究[4-10]，而望天鵝火山的研究程度则相对较为薄弱，作为我国典型的晚新生代火山群之一[2，13～15]，有着重要的研究意义。

2.2 研究意义

对火山的研究，有助于增进人们对壳幔物质组成、结构与深部运动过程的了解，帮助人们更好地确定大地构造事件，确定火山喷发的性质及原因，从而为火山资源、环境与火山灾害预警研究提供基础，为火山资源的合理开发利用提供依据，并进一步为当地经济可持续发展战略研究提供依据。

2.3 研究进展

作为长白山新生代火山区的一部分，望天鹅火山地处东北抚顺密山断裂带的东侧，形成于中新世至上新世，先后喷出两个火山岩浆演化旋回，早期为长白期玄武岩粗面岩，晚期为望天鹅期玄武岩一红头山期粗安岩、粗面岩、碱流岩。火山锥的底部及其外围是一片广阔的熔岩台地，由长白期火山岩构成，在我国境内主要分布于望天鹅火山锥体的西（至临江），南（抵鸭绿江）部[1，11，12，16];根据文献资料，对于望天鹅火山的研究于20世纪80年代开始展开。1987年，刘嘉麒对我国东北地区新生代火山岩进行了年代学研究，期间采集了望天鹅火山区长白县十八道沟的玄武岩，最终得出该区玄武岩2.24 Ma的K- Ar年龄[17]。1989年刘祥等进一步对长白山地区新生代火山活动进行分期，认为望天鹅火山是一个巨大的中心式喷发和溢流的玄武质火山锥，长白山南坡玄武岩的形成也主要基于望天鹅火山的喷发，并提出望天鹅火山主要活动共分为三期，按时间先后顺序划分为长白期（16.40±1.49 Ma）、望天鹅期（5.56±0.22 Ma）和红头山期（3.11±0.053 Ma）[18]。之后樊棋诚等于1998年对长白山望天鹅新生代火山岩进行了更为系统的研究，根据火山岩的野外产状、K-Ar年龄测定结果等结合火山岩岩石学、地球化学以及年代学，提出望天鹅火山的形成可分为两个阶段：造盾和造锥;确定望天鹅火山活动从早到晚分为三期：即长白期（4.77～2.80 Ma），形成了造盾钾质粗面玄武岩，望天鹅期（2.7～2.69 Ma），形成了造锥的粗面岩，红头山期（2.67～2，12Ma），形成了碱性流纹岩;火山岩岩性变化表现为从粗面岩到玄武岩，玄武质粗安岩、粗面岩到碱性流纹岩，具有与天池火山相似但又有别的双峰式火山岩[19]，并对这一现象进行了进一步的分析研究，根据岩石学、REE、不相容元素和Nd、Sr、Pb同位素资料，认为岩浆在演化过程中受到分离结晶作用的控制，早期的粗面玄武岩经过结晶分异作用演化为碱性流纹岩，粗面玄武岩浆中的铁橄榄石在这种强烈的结晶分异过程中受高温氧化形成高铁铁橄榄石，从而造成本区火山岩缺失中性安山岩和粗安岩;指出望天鹅火山和天池火山具有相似的成因联系，两者属同源岩浆演化产物[11]。陈晓雨等于2008年对望天鹅火山进行了年龄测定和岩石地球化学分析，测年结果与前人基本一致，提出望天鹅火山锥体由玄武粗安岩和碱性流纹岩两大类岩石组成，认为这两类岩石起源于同一地幔源区，碱性流纹岩是由玄武粗安岩经过强烈结晶分异作用形成的[1]。2014年郭文峰等人根据火山岩的年龄、玄武岩地球化学成分和同位素比值结合能量约束、补给、混染、分离结晶算法模拟，天池火山与望天鹅火山喷发中心的玄武质岩浆应源于同一地壳岩浆房，但上地壳的构造存在一定的差异，从而致使岩浆的迁移路径和存储区有所不同，因此玄武岩成分随时间脉动变化[22]。

3 结语

尽管如此，与长白山天池火山以及东北其它地区的新生代火山相比，望天鹅火山的研究程度相对较薄弱，前人的研究工作也大多围绕地球化学的研究方法，从而开展对望天鹅火山岩定年与成分分析工作，但在进行化学分析时，检测样品会因为取样过程遭到破坏，并且现今化学分析结果多以造岩元素的氧化物重量百分数给出，它与主要元素在岩石中的实际存在形式有着重大差别，造岩元素在岩浆中是以群居态组形式或矿物中的基因形式出现的，因此在利用这些化学分析结果时，需要进行相应的计算处理才能得到较为合理的解释。同时，基于一批又一批地理学家的研究，人们逐渐发现地理学的研究对象是极其复杂的，鉴于此，使得地理学在理论研究方面始终跟不上地理学实践的步伐。同时也正是源于此，地理学在理论研究的研究方法上找到了新的突破点——复杂性[20]。地理学所具有的复杂性这一特征使得人们在进行地理学研究时也需采用复杂性科学的研究方法。现今，复杂性科学的研究已取得了一定的进展。耗散结构理论、协同学、超循环理论、突变论、复杂巨系统理论、复杂适应系统理论等的相继提出，为人们对复杂性科学有了更进一步的了解，也为人们在应用该理论时提供了更多的思路[21]。复杂性科学的发展必将为人们对火山的研究带来新的思路，新的发展和新的途径。

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