世界上最大的火山爆发 火山爆发 中国东北晚全新世火山爆发最新的一次活跃期

第17卷第4期2008年12月

地质与资源GEOLOGYANDRESOURCES

中图分类号：P317

文献标识码：A

Vol.17No.4

Dec.2008

·基础地质·

文章编号：1671-1947(2008)04-0241-05

中国东北晚全新世火山爆发最新的一次活跃期

彭玉鲸1，李景春2，张广宇2，张允平2

（1.吉林省区域地质矿产调查所，吉林长春130022；2.沈阳地质矿产研究所，辽宁沈阳110034）

摘

要：中国东北晚全新世火山活动十分强烈，1200AD±的一次活跃期及其所产生的地质灾害已被很好地研究.根据历史

记载、热释光测年和14C测年等资料，在1720AD±存在最新的一次活跃期.确证这一活跃期的存在并开展火山地质灾害调查与研究，对探索火山活动节律和火山地质灾害预警等均有重要的理论和实际意义.关键词：火山爆发；最新活跃期；晚全新世；中国东北

1概述

火山活动的出现，比如在本文所要讨论的中国东北地区晚全新世.所谓多空间高频次指已确定的活火山在

这一时期都有密集的喷发记录，大强度即一处或多处有相当可观的高能量释放———相当多的喷发物和大的火山地质灾害.这三点就是本文将讨论的火山活动活跃期的基本含义.

中国东北晚全新世火山活动十分强烈.1200AD±的一次活跃期及其所产生的地质灾害已被很好地研究.但1720AD±最新的一次活跃期尚未为人们所充分认识.确证这一活跃期的存在，开展其火山地质灾害的调查与研究，这对火山活动节律的探索和火山地质灾害的预警等均有着重要的理论和实际意义.21720AD±活跃期的实证2.1五大连池老黑山、火烧山火山爆发活动的可靠证据2.1.1档案证录

最初，日人小仓勉等［11］在五大连池进行初步地质

）《宁古塔记略》中所载：“离调查后，参照吴根臣（1721

城东北五十里，有水荡，周围三十里.于康熙五十九年六、七月间忽烟火冲天，其声如雷，昼夜不绝，声闻五六十里.其飞出者，皆黑石硫磺之类，经年不断，竟成一山，兼有城廓.热气逼人，三十余里，只可登远山而望.今热气渐衰，然隔数里，人仍不能近.天使到彼查看，亦只远望而已.嗅之，惟硫磺气.至今如此，亦无有识之者.”即提出康熙五十九年（公元1720年）火山喷发时，石龙熔岩及五大连池即已存在.当时的喷发是在石龙熔岩上发生的，主要是构成了老黑山和火烧山.

众所周知，现代火山有活火山、死火山和介于其间

的休眠火山之分.国际上通常将距今10ka有过活动记录的火山划定为活火山，而一些多火山的国家和地区则是以2ka有过活动记录的为时间标志［1］.显然，这一划分仅有相对意义，且会随着调查和研究的深入其结论可能会完全改变.如在20世纪50年代前，一些国外火山地质学家认为中国大陆没有活火山.而到20世纪末，由于中国对新生代火山活动研究的长足进展，中国大陆存在八大活火山的认识已趋共认，其中东北就有五大连池、镜泊湖、长白山天池、靖宇龙岗四大活火山［2］.

对于活动火山活动过程动态的研究，以往的文献常常仅局限于单个火山活动频次的研究，偶尔对其喷发程度及其可能形成的地质灾害进行一些较深入的讨论，比如1200AD±长白山天池火山的大爆发［3~10］，但并没有对火山喷发节律和不同层次节律做明确研究.

事实上，现代火山活动犹如现代地震一样，无论是在活火山区带还是全球火山活动的空间域频次及其释放的能量大小，它们在时间轴上都有分段起伏的节律.尽管这种节律受着多级的、多系统的因素所控制，但不同节律之间在统计学上往往有准同时性，并往往可区分出活跃（强活动）和非活跃（弱活动）期两个时段，表现出活火山活动复杂的“幕”式时间分布规律及其所导致的火山地质灾害严重程度的巨大差别.因此，对活火山动态过程的研究，首先应抓住对活跃期的研究，而确定火山活跃期的有效标志就是多空间、高频次、大强度

收稿日期：2008－01－31.张哲编辑．

基金项目：中国地质调查局东北经济区基础地质综合研究项目（编号1212010610511）资助.

242地质与资源2008年

嗣后，巩杰生、贾庆永等（1965）以及王永祺等（1974）对石龙熔岩作出进一步划分，提出了与小仓勉“五大连池系早期石龙熔岩溢出时不同的认识，并认为

阻塞白河河道而成，其形成在公元1720年前，并非1720年爆发时形成者”.1976年黑龙江水文地质工程大队在该区进行水文地质勘查后提出了与前人不同的认识，明确指出：“火烧山与老黑山在1719～1721年喷，火烧山则于“1721年喷发结束”，喷发的结果“熔发”

岩流将原有积水湖沼堵截，并占据白河杈道，形成五个近南北分布而连通的火山堰塞湖”，即五大连池，这一认识后被诸多文献引用［12~14］.

继之，徐衍强［15］综合历史、地质、遥感解译、地貌等资料，除上述《宁古塔纪略》外，又特别强调了《黑龙江外记（卷一）》中的一段记载“墨尔根（即今日之嫩江，笔者注）东南，一日地中忽出火，石块飞腾，声震四野，越数日火熄，其地遂成池沼.此康熙五十八年事，至今传以为异”，并认为这与小仓勉（1935）在该地调查时当地居民曾说起“老黑山附近，原为一平原，约200年前，某日忽雷声大作，经七天不息，天昏地暗，雷声平息，乃石龙横卧，黑山出现”可作互相印证，而不同于《宁古塔记略》中康熙六十年的后一次喷发活动，从而“老黑山期的火山活动划分提出又一个结论性的认识：

成三个阶段.第一阶段的喷发形成了老黑山早期石龙熔岩和早期火山锥（外轮山，并推定是公元1000年活动的产物）；第二阶段的喷发形成了老黑山晚期石龙熔岩和晚期火山锥（康熙五十八年喷发的记载）；第三阶段的喷发，形成了火烧山的石龙熔岩和火山锥（康熙五十九年喷发的记载）”.在此基础上又较详细地探讨了五大连池逐渐形成的过程.

吴雪娟［16］、任锦章等［17］、陈洪洲［18］等又据新发现的满文史料，具体明确了《黑龙江外记》和《宁古塔记略》中有关老黑山和火烧山两座火山喷发活动的确切时间.即第一次活动的时间为1720年1月14日～1721年3月（康熙五十八年十二月五日至康熙六十年二月）持续时间近1年零2个月；第二次活动时间为1721年4月26日～1721年6月（康熙六十年四月一日到五月末），持续近2个月.他们认为前者形成了老黑山，后者则出现了火烧山.

2.1.2热释光测年资料的印证

从地质地貌观察资料分析，无论是老黑山还是火烧山均为一种套叠式火山锥，即由外圈低而缓的旧锥（或称外轮山）和内圈高而陡的新锥组成.前人据前述档案实录对新锥形成于1720～1721年已趋于共识，但

对旧锥（外轮山）是否亦为这一时期的产物存在着不同的认识，亦已如前述.其主要原因即未能获得旧锥（外轮山）形成的年代学证据.计凤桔等［19］为此进行了热

释光测年.采集于火烧山旧锥东坡黑色气孔状玄武岩中的晚白垩世泥岩捕虏体中心被烘烤成砖红色的泥岩，测定结果为264±19a；采集于老黑山旧锥东坡砖红色熔结集块岩中被烘烤的晚白垩世的砖红色砂泥岩测定结果为273±19a.表明其喷发时间应在公元1706～1753年之间，与历史记载的喷发时间1720～1721年仅有5%～12%的误差.他们据此提出：从年代学观点看，这两座火山应由同期喷发的产物堆积而成，旧锥和新锥应为不同期的喷发所致，其喷发间隔以现今的测年技术用某种测年方法尚难加以区分.

上述资料充分说明，尽管人们对老黑山和火烧山的形成、喷发期数、喷发物的划分等在细节上有些不同认识，但对在1720AD±存在多次强烈喷发活动已形成共识.

2.2长白山天池火山该期活动的重要证据2.2.1历史记载

对长白山天池火山爆发活动的史藉记录较为丰富，不仅见于我国的《长白山江岗志略》，也见于朝鲜《东国文献备考》、《李朝实录》等史料中，且被许东的

满［20］、金伯禄［21］及崔钟燮等［5,6］、刘若新等［2~4］、金东淳《李朝实录》第等［7］进行过不同程度的研究与考证.据37册《显宗大王实录》第14卷所记“显宗九年四月咸镜道镜城府雨灰，富宁同时雨灰”，从而肯定了1668年6月（清康熙七年四月）长白山天池之火山喷发.又据《李朝实录》36卷对清康熙四十一年五月十四日对“长

，肯定了1702年白山天池火山喷发情景的生动描述”

该区火山的又一次爆发.魏海泉等［22］做了较详细的调查，提出1668年的大规模喷发以天池附近破火山口内暗灰色粗面质伊格尼姆岩堆积物为代表，1702年的喷发事件所形成的堆积包括了天池火山口缘周边局部地带残存的浅灰白色碱流质细粒空降浮岩层，在天池水面西侧八卦庙组暗灰色粗面质伊格尼姆岩之上新发育了2个寄生火山口（水面边缘据遥感解译可能还存在第三个小型火山口），在其附近均可见到相同的灰白色碱流质细粒空降层.由此，不仅将历史记录中1668年和1702年的2次火山活动与地质观察紧密地结合起来，而且表明这也是高强度、多频次的爆发活动，可视为继800年前一活跃期大喷发后的又一重要活跃期.2.2.2热释光和14C测年资料的检验

计凤桔等［23］对长白山天池附近文峰北坡黑-灰黑

第4期彭玉鲸等：中国东北晚全新世火山爆发最新的一次活跃期243

色浮岩进行了全岩和长石单矿物热释光年龄测定，前

者为0.39±0.03ka，后者为0.39±0.04ka，二者在误差范围内基本一致，反映了距今300a±的最新一期火山活动的存在.尹功明等［24］又在白云峰浮岩层下粗面岩顶部获得热释光年龄0.420±0.1ka，再次反映出同一岩浆-喷出热事件的存在.此外，前人在苔藓草原带还测得成壤的14C年龄为305±65a，本文作者之一曾认为这亦表明该带土壤的形成大体始于1668～1702年喷发作用之后.

上列长白山天池火山活动历史记录和相关的热

14

释光年龄、C测年资料及地质调查成果一致证明，公元1720年左右此区亦表现为一个最新的火山活动活跃期.3

已获得的靖宇龙岗火山活动证据

活动［31~33］.某些学者推测还存在着距今800a左右的一次大喷发活动.根据“火山口森林”至今仍有冷气喷出的现象以及其东南部广阔的玄武岩台地上有众多过去不为人们所注意的火山渣锥，其特征颇似龙岗火山群金龙顶子火山的一些特征，因而极有可能存在距今300a左右喷发活动的记录.

其二及其三，分别为诺敏和阿尔山火山群，囿于研究程度较低，目前尚未发现全新世活动的可靠证据.然从火山地质地貌、火山温泉和水气地球化学等多种信息分析对比，均可与五大连池火山群相比较.刘嘉麒［34］曾推定它们很可能是全新世火山活动的产物.我们进一步推测此两区之火山群，其中一个或数个火山，特别是那些与温泉群形成密切相关的火山存在着距今300a左右的强烈喷发活动，清晰完整地保存了今日可见的“锥、盾、台、塘”和“石龙、温泉、火口、天池”等地质地貌景观.5认识与建议

（1）上列实际资料表明，中国东北地区四大活火山群中五大连池的老黑山和火烧山火山、长白天池火山、靖宇龙岗金龙顶子火山均提供了距今300a左右强烈爆发的可靠证据；镜泊火山群、阿尔山火山群和诺敏火山群也存有该期火山强烈活动的疑点，可充分证明这是具有多空间、高频次、大强度的一次火山活动，应确认是距今最新的一个火山活跃期.考虑到在五大连池老黑山和火烧山不仅具有明确的史籍记载（1720年1月14日～1721年3月火山持续喷发1年零2个月之多，1721年4月26日～1721年6月火山持续喷发近2个月），故可将此一活跃期的火山活动暂命名为1720AD±中国东北地区的火山大爆发.

（2）前人所确定的公元1215±15年（或1199～1200年或800年前）的长白山天池火山大爆发作为前一个活跃期的代表，目前所获得的充分证据仅仅存在于天池火山区，在五大连池和镜泊湖火山群，它的存在还只是在推测之中.最近在靖宇龙岗四海龙湾玛珂湖的沉积物中又获得其佐证（距湖底74cm处碱流质火山灰

［33］

岩芯的年龄距今为915a），但在龙岗火山群尚未发现此时火山活动的证据.由此，本文所提出的1720AD±最新一次大喷发活动应可以与之相比较.即在空间域上，前者至少有3处具有十分肯定的文档实录和测试数据，后者至今仍仅有长白山天池火山能提供相同的历史考证与测试数据，显示出前者涉及的空间域更广；在频次上，前者仅老黑山的一次喷发活动就持续

靖宇龙岗火山群晚全新世火山活动与上述五大连

池老黑山、火烧山和长白天池火山相比，至今虽然未发现史籍有所记载，但早在1979年1:20万区域地质调查工作中，据红旗林场一带火山渣层中碳化木14C测

就确认有晚全新世火山活动，并将该年结果（>200a）套地层命名为四海火山渣层.孙建中等［26］、长白山地质志［27］和吉林省地质志［28］等均认为它是吉林省境内全

新世最新的一次火山喷发活动.刘祥等［29］在确认四海火山渣层为金龙顶子火山锥形成之喷发空降堆积物的同时，在火山渣层中采得烧焦尚未完全碳化的树木样品，测得14C年龄为1690±85a；刘若新等［4］获得火山渣层之下腐植土的14C年龄为1775a；樊祺诚等［30］测得红旗场火山渣层之下泥炭14C年龄为1740±75a，碳化木为1500±70a.这些年龄显然代表了另一个火山活跃期的存在.但这并不否定距今200a前的一次大喷发.

刘祥等［29］对四海火山渣层作了较详细地质调查，确定这次火山爆发空降火山碎屑物扩散范围近400km2，并认为是迄今所发现的东北地区最强烈的一次玄武质火山爆发.就火山碎屑物扩散面积而言，是五大连池老黑山火山的20～30倍，火山碎屑岩中火山碎屑量是老黑山火山的16倍.毫无疑义，这应包含了200a前大喷发所形成的火山堆积物.4

其他一些火山群该期爆发的存疑其一，镜泊火山群，它由温春、蛤蚂塘“火山口森

林”等诸多火山组成，也是全新世极为活跃的东北四大活火山之一.综合已有14C测年成果，已记录了距今8360a、5140a、3496～3430a、2470a四期强烈的喷发

244地质与资源2008年

喷发达1年零2个月，又一次喷发持续近2个月，无疑具有高频次的特点；就长白山天池火山而言，一次记录为1668年，又一次记录为1702年，后者被记录为1199～1200年，目前尚不能判断其频次高低，何况前者在靖宇龙岗金龙顶子可能还存在着1690～1740年间的多次喷发，因而从总体上前者喷发频次至少不会低于后者；在喷发强度方面，后者曾被誉为地球上近2000年来最大的爆炸式喷发之一；但从喷发类型看，在长白山天池火山它们同属普林尼式喷发，其火山灰雨亦已波及朝鲜，而在五大连池老黑山和火烧山、靖宇金龙顶子，其喷发类型虽有所不同，属斯通博里式-亚（次）普林尼式，但也分别造就出“两座火山锥镶嵌于著名的五大连池之侧”和“一座火山锥耸立在400多平方千米的火山碎屑席上”，故二者总喷发强度至少是相当，也可称为地球上近2000年来中国东北又一次最大的爆炸式喷发.

（3）1720AD±活跃期的大喷发，一方面为我们提供了多种资源，另一方面也曾给当时的人类社会带来了巨大的火山地质灾害和气候与环境灾害.由于它距今的时间最近，因之对其开展系统的调查研究比研究在其之前的历史大喷发更具现实意义.由此，笔者建议应尽快开展1720AD±活跃期大喷发活动的深入、系统调查与综合研究.

（4）特别应该引起重视和认真研究的是，日本九州阿苏火山在1668年、1708年的喷发及本州浅向火山1669年、1704年的爆发和长白山天池火山1668年、1702年的大喷发几乎是同时发生的［34］，在此之前1596～1598年三者也出现了另一次的同步喷发作用.这不仅可在更大范围内佐证本文所提出的这次大喷发的存在，且提示它与太平洋板块向NW运动及西太平洋火山岛孤的演化有着密切的联系，其深部地球动力学过程应当是统一的.参考文献：

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（下转第249页）

第4期赵庆英等：用震源机制分析长白山天池火山未来喷发的动力背景249

DYNAMICSETTINGANALYSISFORFUTUREERUPTIONOFTIANCHIVOLCANOINCHANGBAISHANMOUNTAIN

ZHAOQing-ying1，LIChun-feng2,3，ZHENGZhi-feng4，LIAi-li4

（1.CollegeofEarthSciences,JilinUniversity,Changchun130061,China;2.InstituteofGeophysics,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100081,3.InstituteofDisasterPreventionScienceandTechnology,Sanhe065201,HebeiProvince,China；4.LiaoningJinyingMiningAssessmentandChina；

consultationCo.Ltd.,Shenyang110032，China）

Abstract：ThedynamicsettingforfutureeruptionofTianchivolcanoinChangbaishanMountainisanalyzedwiththefocalmechanismandtectonicgeology.StudyonthefocalmechanismofanatecticearthquakeshowsthatsubductionoftheWest

PacificplatetoNortheastChinamakesthenear-west-eastpressureinTianchiregion.ThedirectionofthemaximumprincipalcompressivestressaxisintheareaistrendingNEE.ResearchonstructuralgeologyrevealsthatNWW-trendingfaultsaroundTianchiareactivesincelatePleistocene.ThefutureeruptionofTianchivolcanoispossiblycontrolledbythesubductionofWestPacificplateandtheNWW-trendingstrike-slipfaulting.Onthisbasis,thedynamicsettingforthefutureeruptionofTianchivolcanoisputforward.

Keywords：Tianchivolcano;subductionofplate;focalmechanism;maximumprincipalcompressivestress;NWW-trendingfault；dynamicsetting

作者简介：赵庆英（1966—），女，副教授，2004年毕业于吉林大学矿物学、岩石学、矿床学专业，主要从事岩石学及数字地质学方邮政编码130061，E-mail//zhaoqy@jlu.edu.cn面研究，通信地址长春市建设街2199号吉林大学地球科学学院，

（上接第244页）

THELATESTVOLCANICACTIVESTAGEINLATEHOLOCENEEPOCHIN

NORTHEASTCHINA

PENGYu-jing1,LIJing-chun2,ZHANGGuang-yu2,ZHANGYun-ping2

（1.RegionalGeologicalSurveyofJilinProvince,Changchun130022,China;2.ShenyangInstituteofGeologyandMineralResources,Shenyang110034,China）

Abstract：TheLateHolocenevolcanicactivitiesinNortheastChinaareseverelyintense.Thevolcanicactivestagein1200AD±hasbeenwellstudiedbypreviousgeologists.Basedonhistoricaldocuments,thermoluminescencedatingandisotopicageof14C,aswellasthenewestachievementsbygeologicalsurvey,thelatestvolcanicactivestagearound1720ADinLateHoloceneEpochisconfirmed.Studyonsuchvolcanicactivestageisimportantlysignificanttotheexplorationoftherhythmsofvolcanicactivitiesandearlywarningofgeologichazards.Keywords：volcaniceruption;latestvolcanicactivestage;LateHoloceneEpoch;NortheastChina

作者简介：彭玉鲸（1938—），男，1962年毕业于南京大学地质系，主要从事区域地质调查研究工作，通信地址吉林省长春市吉林省区域地质矿产调查所，邮政编码130022.

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