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自20世纪90年代中晚期以来, 火山与地震构造活动时有发生, 在全球范围内, 几乎是年年有大地震。2000年以来, 地震活动日益频繁, 几乎是每月有地震报导, 强地震又引发火山爆发, 火山活动显现于当代, 已处于全球性的火山地震构造活动期。火山与地震活动是短期间的突发事件, 但对自然环境与人类生存活动却有着持续性影响。归纳六十年来, 作者考察与经历的火山活动, 进行总结对比, 可供教学、研究火山活动效应与灾害防治的参考。
现今地球上约有500多座“活"火山、2000多座“死"火山。活动火山主要分布在板块的边缘, 大洋中脊以及板块内部构造交接带, 即地质结构脆弱、构造断裂与岩浆喷溢区。地震活动与火山分布区相伴生, 环太平洋火山带最为突出———沿着南、北美洲西海岸, 阿拉斯加半岛, 阿留申群岛, 堪察加半岛, 千岛群岛, 日本列岛, 琉球群岛, 中国台湾岛, 菲律宾群岛, 印度尼西亚群岛至新西兰———共有370多座活火山, 占全球活火山数量的75%以上, 是地球表面的火环地带[1](图 1)。在环太平洋火山带中, 尤以北美、堪察加半岛、日本、菲律宾及印尼一带的岛弧-海沟系构造带的活火山活动频繁。2000年全球火山爆发达50次, 其中33次发生在太平洋周围[2]。环太平洋带火山喷发以中心式喷溢为主, 强度大, 多为中性的钙碱系列岩浆, 形成自海沟向两侧分布的安山岩、拉斑玄武岩、钙碱性岩石与碱性系列岩石。
(NOAA/National Geophysical Data Center, World Data Center for Geophysics and Marine Geology; International Tsunami Information Center, AUNESCO/IOC-NOAA Partnership)
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火山爆发, 山崩地裂, 炙热的硫气喷出, 熔岩流倾溢, 推房倒林, 掩埋田野生物, 作者曾亲历夏威夷火山岩流缓缓流动, 形成推林、岩流巨瀑注海、水气柱冲天的磅礴景象。6000多年来全球630次火山喷发活动, 造成约30多万人死亡, 损失金额超过20亿美元[3]。另一方面, 火山喷发形成新生的土地、巨大的能源、突发地改变着自然环境特性。经风化的熔岩层却是肥沃土壤与生物繁殖的矿物营养源。作者在国内外多处海岸与海岛考察中经历过多处火山活动地貌环境, 主要是新生代中后期、历史时期, 以至当代的火山喷发活动, 对人类生存环境有显著的影响, 启发并与敏京合作总结成文, 以供研究火山活动为实录参考。
1. 火山各论
据火山地貌形成时代与火山活动动态, 将考察过的火山分为3类加以例述。
1.1 死火山(55.9Ma~3.82Ma~0.23Ma)
(1) 最早接触到的火山地貌, 是1957年在山西大同盆地阳高县, 分布于桑干河北岸的火山群。一系列低缓的火山锥体分布于山间盆地原野上(图 2), 山顶保留着火山口, 山体基岩裸露无植被(图 3)。盆地旷野人稀, 南山与北山两山夹峙, 时逢雷雨阵阵, 景象恐怖。
(source: http://bbs.photofans.cn/)
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(source: http://jjsx.china.com.cn/)
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大同火山群有32座低缓火山丘, 相对高度约100m, 最高的黑山相对高度211m, 小的火山相对高度5~30m, 寄生火山5m±(表 1)[4]。火山群呈现为NW—SE与NE—SW两个方向的系列交叉分布。火山分别为玄武岩锥体、火山渣锥体及玄武岩与火山碎屑物混合层锥体三种类型。岩层主要为碱性橄榄玄武岩、碱性玄武岩及少量拉斑玄武岩, 呈现为自火山口向四周外倾的层状堆积, 多气孔, 含浮石, 表现为岩流喷溢与喷发岩屑两种堆积。火山喷发始于第四纪早期((约98.5~84.3)×104aBP), 剧烈的喷发于第四纪中期((54~36.9), (24~15), (22~12)×104aBP)[5], 约在第四纪晚期、距今9万年前停止喷发, 现为死火山。火山喷发有多期差异与间歇性, 取样层次与地点不同, 所获的火山岩年龄不同:大同册田水库以南的拉斑玄武岩上、中、下层年龄分别为0.54±0.05、0.59±0.10、0.74±0.22Ma[5, 6]; 桑干河南龙堡村与秋林村拉斑玄武岩分别为0.23±0.14、0.23±0.23Ma[5, 6]; 大同黑山脚下碱性玄武岩为0.38±0.13、0.49±0.06Ma; 金山顶碱性玄武岩火山弹年龄为1.27±0.08Ma[5, 6]; 大同肖家头村碱性橄榄玄武岩年龄为0.458±0.025Ma; 余家寨橄榄玄武岩年龄为0.455±0.036Ma[5, 7]等等。定年数据是不同地点的非系统采样, 反映了华北地区更新世中、晚期喷发的火山活动, 以分布于内陆平原断裂带的火山活动为特征。
Table 1. Elevation of the major volcanos in Datong
| 火山名称 | 山顶海拔/m | 相对尚度/m | 火山口直径/m | |
| 黑山 | 1431.00 | 211.00 | 320 | |
| 艾家凹 | 1367.90 | 177.50 | 200 | |
| 狼窝山 | 1335.10 | 140.10 | 530 | |
| 闲老山 | 1276.10 | 106.10 | 350 | |
| 马蹄山 | 1233.45 | 105.15 | 250 | |
| 东山 | 1199.00 | 119.00 | 150 | |
| 吳天寺 | 1145.80 | 105.80 | 100 | |
| 老虎山 | 1210.40 | 50.40 | ||
| 双山 | 1179.00 | 20.00 | ||
| 马蹄山东北小火山 | (1) | 1195.30 | 25.30 | |
| (2) | 1206.10 | 36.10 | ||
| (3) | 1178.00 | 7.50 | ||
| (4) | 1165.30 | 10.00 | ||
| (5) | 1171.10 | 12.50 | ||
| (6) | 1169.10 | 5.00 | ||
| 浪窝山东阐坡寄生火山-小山 | 1215.00 | 30.00 | ||
| 拟窝山东北坡寄生火山 | 1260.00 | 15.00 | ||
| 黑山南坡寄生火山 | 1305.00 | 15.00 | ||
| 南山东坡寄生火山 | 1305.00 | 10.00 |
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(2) 南京江宁、六合与仪征地区, 在秦淮河与滁河平原上, 散布着廿多座独立的方山与桌状熔岩山丘, 高度不大, 江宁方山海拔高度208m, 六合方山为188m, 桂子山高52.6m。岩性主要为碱性橄榄玄武岩和碧玄岩, 含有尖晶石二辉橄榄岩包裹体。多数火山保存着火山口洼地与层状火山堆积。六合桂子山玄武岩厚度约30m, 剖面显示出完整的六边形柱状节理, 形成柱状石林地貌(图 4)。经南京地矿研究所K-Ar法测年, 时代 > 5.9Ma[8]。南京地区的火山活动划分为3个时期:第一期自古新世末至始新世中期约55.9~43.8Ma, 以南京长山林场(55.9Ma)、安徽当涂釜山(53.18Ma)、江苏溧阳(43.8及48.0Ma)为代表; 第二期火山活动发生在中新世早、中期(20.7和16.27~13.9Ma两个时段), 包括溧阳竹箦(20.7Ma)和上兴(15.0Ma)、六合塔山(16.27Ma)、句容赤山(13.9Ma); 第三期火山喷发位于中新世晚期(11~7Ma), 火山活动达到高潮, 分别是江宁方山(10.89~10.32Ma)、六合方山(9.41~8.60Ma)、瓜埠山(9.35Ma)、东海安峰山(7.58Ma)与平明山(6.10Ma)等[5]。如江宁方山, 基底(位于海拔100m以下)为上白垩统赤山组砂岩和中新统洞玄观组砂岩及砂砾岩, 上部为方山玄武岩构成火山体, 出露约1.5km2(图 5)。
(taken by:Zhang Yongzhan)
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(3) 海南岛北部海口与西北部洋浦地区分布着典型的新生代火山群[10]。
沿琼州海峡断陷及北部湾构造张裂活动区, 多次火山喷发堆积层, 叠加贴覆于海南岛中部岩浆岩山地的北部与西北侧, 扩大了岛域面积。
琼北是我国新生代火山构造活动最为显著、持续时间最长的地区之一, 火山分布具有自陆地向海、自东向西喷发时代渐新的特征。海口市石山火山群分布面积约108km2, 40座火山[11], 具有火山熔岩锥、火山碎屑锥、熔岩与碎屑混合锥, 保存着低平的火山口洼地或破火山口。石山火山锥完整, 峰顶开敞为火山口, 口底尚存熔岩流通道(图 6)。
(horseshoe volcanic cone and two low craters.Source:www.taihuwang.com/lvyou/4152.html)
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海口地区火山曾有多次喷发:金牛岭为石英拉斑玄武岩, 具有16.77±0.47Ma与11.68±0.75Ma两个时代堆积[5, 12]; 秀英村中埋深于104m处的石英拉斑玄武岩定年为6.27±1.2Ma[5, 13]; 金牛岭地表石英拉斑玄武岩测定为3.82Ma[5, 10], 该处玄武岩为3.82±0.11Ma[5, 14], 与石山荣堂村地表岩洞内粒玄岩的定年3.81±0.99Ma相当[5, 15]。
马鞍岭在琼北火山中喷发年代最新, 约在13000年前喷发[11]。由两座火山组合:南面风炉岭火山, 海拔222.2m, 是海口市最高点, 具有130m直径的火山口, 建有步道下达69m深处的火山口底部; 北峰包子岭, 海拔186.75m。在风炉岭南侧还有两个寄生的小火山, 称为眼镜岭, 共同组成马鞍岭火山族系。
1.2 休眠火山
休眠火山很难确定, 实为过渡类型。因为有些火山的喷发间歇达数万年, 甚至拾数万年, 分类具有相对性, 可据火山所在处的地质结构综合判断。休眠火山属活火山, 或者是趋向死亡发展的活火山, 现时没爆发喷出熔岩流, 却时有地震、山体内轰鸣声与火山气体逸出。这些特点也与死火山区别。
(1) 非洲的乞力马扎罗火山(Mt.Kilimanjaro), 是坦桑尼亚东北部与肯尼亚交界的分水岭, 位于东非大裂谷以东相距约160km的边缘地带, 属于东非大裂谷的中心式喷发火山, 是多火山口的多火山锥体组合, 东西向延伸80km。最近的一次大爆发在(15~20)×104年前[16], 大部分火山已死亡, 而主体火山基博峰(Kibo)仍有水蒸气与含硫气体逸出, 并有温泉发育。远眺乞力马扎罗屹立于非洲高原上的雄伟山体, 平顶有白雪环覆与汽雲飘逸。估计是东非大裂谷张裂过程中残留的火山(图 7)。
(source:http://business.sohu.com/)
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(2) 富士山(Mt.Fuji), 海拔3775.63m, 位于东京西南80km处,...