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新疆阿什库勒火山区

1. 基本概况

阿什库勒火山群位于新疆于田县南部约120千米处,青藏高原西北边缘昆仑山阿什库勒盆地东南部,火山岩平均海拔4600m以上,是中国海拔最高的活动火山区之一。盆地内部由阿什库勒,乌鲁库勒与沙格斯库勒三个咸水湖分割,映衬出轮廓清晰的阿什库勒火山群。

阿什库勒火山群是藏北第四纪火山的典型代表,主要是以溢流式喷发和爆炸式喷发为主,对应的喷发产物主要是约200km2的熔岩台地以及数十座火山锥(图1)。该火山群具有以下特点:

1)阿什库勒地区构造活动活跃:2008年阿什库勒盆地南侧发生7.1级地震,2014年东侧的硝尔库勒发生7.3级地震;

2)阿什库勒火山区的大部分熔岩流和火山锥为第四纪火山活动产物,阿什山1951年据报道发生过火山喷发,是青藏高原最新的火山活动;

3)阿什库勒火山大部分火山锥保存完好、火山岩剖面清晰,岩性分布范围广,包含有基性的玄武岩、中性的粗安岩以及酸性的流纹岩。


1 a) 青藏高原火山区分布; b)阿什库勒盆地位置及构造背景c)阿什库勒火山群地质简图

阿什库勒火山群是研究者认识高原火山地貌、火山与断裂作用以及深部岩浆作用过程的良好野外试验场。

2. 构造背景

青藏高原北部边界主要由康西瓦断裂及阿尔金断裂构成,康西瓦断裂是青藏板块与塔里木板块的分界断裂,阿尔金断裂除西南段也是两个板块的界线。阿什库勒火山群位于阿尔金断裂与康西瓦断裂弧形交汇处(图1)。弧形构造是中昆仑山区内第一级构造,是青藏板块与塔里木板块挤压应力集中区域。阿什库勒盆地的形成是由于阿尔金走滑断裂在转向弯曲部位,局部拉张形成的断陷盆地。

3. 喷发历史

火山喷发期次的划分是研究火山喷发历史的必需,是开展火山监测、预测未来火山喷发危险性的基础(刘嘉麒,1995)。阿什库勒火山群位于藏北火山岩带的西昆仑山中,从上新世到全新世均有火山活动(刘嘉麒,1990),火山活动同样具多期性特点。

刘嘉麒根据K-Ar测年数据、火山地貌以及记载数据,初步划分为上新世西山幕、早更新世马蹄山幕、早期黑龙山幕、中期月牙山幕、晚期乌鲁克幕和全新世阿什火山六期(表1)。赵波和许建东(2012)根据玄武岩与沉积地层的叠置关系、火山结构组成、形貌特征以及火山产物的风化程度等,结合第四纪地貌学,用ArAr法定年,将研究区内第四纪火山活动划分为西山期、马蹄山期、大黑山期、乌鲁克山期、阿什山早期和阿什山晚期(表1)。

1 阿什库勒火山群火山喷发期次表


4. 火山机构类型

阿什库勒火山群火山主要有大黑山、阿什山、乌鲁克山、椅子山、牦牛山、迷宫山、月牙山、马蹄山,东山、西山,隐山,高台山峡谷火山,牦牛山北峡谷的熔岩溢出口以及数以十记的小火山渣锥(图2,表2)。本区火山机构类型总体为中心式喷发和裂隙-中心式喷发。

单一火山基本为中心式喷发,中心式喷发可分为两种:一种喷发具有斯通博利式和夏威夷式喷发的特点,主要有大黑山、阿什山、乌鲁克山、椅子山、牦牛山、迷宫山、月牙山和马蹄山等,另一种喷发为夏威夷式喷发,与夏威夷火山所不同的是并未形成熔岩盾,形成坑状的熔岩溢出口,有的边缘发育有火口相的溅落堆积物,其中牦牛山峡谷北侧台地上的熔岩溢出口最为典型,西山和东山熔岩台地未见火山锥体,亦有可能为溢流式喷发。

裂隙-中心式在本区多见,主要为链珠状的小火山,喷发方式为斯通博利式,分布在乌鲁克湖北侧湖滨、乌鲁克山向北流动的熔岩流上,以及牦牛山北侧熔岩流上。

2阿什库勒火山群典型火山锥体及熔岩地貌

a阿什火山(从北东向南西拍摄);b. 乌鲁克火山(从南东向北西拍摄);c. 大黑山火山(从南向北拍摄);d. 椅子山火山(从北东向南西拍摄);e. 迷宫山火山(从西向东拍摄);f. 月牙山火山(从北东向南西拍摄);g. 牦牛山火山(从北向南拍摄);h. 马蹄山火山(从南向北拍摄);I.串珠状火山锥(从北东向南西拍摄)。

2阿什库勒盆地火山锥体和熔岩台地参数表


5. 地球化学特征

火山岩TAS图分类表明主要为粗安岩,为钾玄岩系列,还有少量的玄武粗安岩和粗面岩。岩浆混合作用过渡类型的玄武粗安岩-粗面安山岩很多,而岩浆结晶分异作用形成的粗面岩相对较少。岩石类型由玄武粗安岩、粗面安山岩到粗面岩的变化特征,反映了深部岩浆演化,从岩石学角度揭示了阿什库勒火山群活动具有多期性特征。

图 岩石系列K2O vs SiO2判别图解

稀土元素分配形式的划分依据稀土总量、轻重稀土的相对含量(La/Yb)N和特征元素的异常值(δEuδCe)来划分的。从图1.14可以看出稀土分配型式具有以下几个主要特征:

1)稀土总量(∑REE)、轻稀土(∑LREE)及重稀土(∑HREE)的变化范围分别为687.96-1012.11629.60-944.6152.96-67.50,稀土元素总量含量很高。(Ce/Yb)N平均值为39.43,将其与OIB稀土元素对比,发现LREE含量明显高于OIBHREEOIB持平(图4.2),这说明呈高度分馏的轻稀土富集型分配模式。δEu变化范围为0.59-0.74,表明岩浆源区及岩浆向地壳运移过程中发生了较大的长石分离结晶,δCe变化范围为1.03-1.27,呈轻微的正异常。

2)火山岩的稀土曲线具有极好的整合性和一致性,表明它们具有统一的岩浆来源。

图稀土元素球粒陨石标准化分布图

6. 火山灾害

阿什库勒火山群火山灾害主要包括爆破式火山作用形成的火山碎屑物,溢流式火山作用形成的熔岩流以及火山地震、冲击波和火山气体等。熔岩流是阿什库勒火山群最重要的火山灾害。

熔岩流灾害:熔岩流能到达的地方,都是高危险地区,因为高温炽热的熔岩流几乎对所有生物极其建筑物造成毁灭性灾害,全新世以往的熔岩流,由于受地形制约,基本沿斜坡和低洼沟谷呈扇状、带状展布。据火山作用特点和火山周围的地形情况,熔岩流灾害区主要在盆地的东南部,是熔岩流灾害的主要危险区。

火山溅落堆积物:以本区最大火山大黑山火山为例,如果再次发生火山爆发,可能的规模大致和以前相近,火山碎屑溅落堆积物,火口半径约250m,锥体底部半径为600m,从火口向外约600m范围内,是高度危险区,该区域主要是火山弹、熔岩饼、围岩碎块及粗粒级火山渣坠落堆积区。

火山空降堆积物:马蹄山火山是本区唯一一个发现空降堆积物的火山,马蹄山火口半径约180m。喷发柱高度、持续时间、风向和风速决定空降堆积物的灾害范围,鉴于野外地质调查结果,大颗粒火山渣影响范围在火口附近,也就是说马蹄山锥体附近是高危险区(由于被覆盖,未给具体距离),而细颗粒的火山灰受顺风影响,可能超出阿什库勒盆地。

火山灾害研究工作中最为重要的是区分出不同火山产物的喷发机制与喷发过程,通过对已有火山作用过程的研究,探讨未来可能发生的火山灾害类型与规模,进而制定出可供政府决策者与公众参考的减灾方案与措施。阿什库勒盆地是无人区,最近的村庄为普鲁村,距离阿什库勒盆地北侧边缘硫磺达坂约32km。火山溅落灾害和熔岩流灾害局限于盆地内,可以说对人们生命财产以及建筑物的危险很小。但随着现在自驾旅游的兴起,突然的喷发会对自驾火山区的人造成危害。火山空降物灾害主要受风向影响,如果发生南风,可能对盆地北侧的普鲁村造成危害。由于在无人区建立固定台站费钱费力,鉴于此,可在阿什库勒盆地建立无人流动监测台站,不仅可以对火山活动进行预测,又可以对地震活动进行监测。