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台湾大屯火山区

1. 基本概况

大屯火山群位于台北市和新北市境,是台湾最著名和活跃的活火山区,距居住有近800万人口的台北市仅10余公里,距台湾北部的两座核电站也仅有数十公里,是一座典型的城市火山。研究探测表明,地下深部存在岩浆房且仍在活动,且地表发育有多硫气孔和温泉。火山范围南至台北盆地北缘,北至富贵角、石门和金山一带海岸,东达基隆市,西至淡水河口附近,共有火山口20余座。其中,大屯山火山口直径360米,深60米,雨季积水成湖,旧有"天池"之称。其东北的小观音山火口最大,东西1100米,南北1300米,深达300米。

2. 火山构造发育背景

第四纪大屯火山岩分布面积约400km2,构造处于多板块汇聚的复杂之处,也是琉球火山系与吕宋火山系的交汇处。其东侧为菲律宾板块向西俯冲,每年平均俯冲速率为8cmy。南为南中国海板块向北俯冲,且处于冲绳海槽的拉张延伸区,为板块构造活跃区。大屯火山群不整合发育在中新世石英砂岩的盆地内。盆地发育多条北东向逆冲断裂和一系列的小褶皱。大屯火山群主要沿东西向和北东-南西两个条带发育,每个条带长约15km,高程大约800-1000m(图1)。


1 大屯火山群构造背景与火山口分布概况(Belousov et al., 2010)

3. 喷发活动历史与灾害情况

Belousov et al(2010)根据地层堆积关系,建立了大屯火山群晚更新世以来喷发活动序列(图2),如下:

1)最早是由于地震引起火山区山体的重力崩塌,崩塌物填充附近的沟谷,形成了多阶段的岩屑堆积。

2)大约2.3万年前,小观音山南侧岩浆上涌,并形成了熔岩穹丘。炙热还未冷却的熔岩穹丘在重力作用下发生崩塌,形成高速的岩屑流并在沟谷内堆积。松散堆积的岩屑流随后引发泥石流,形成了多层岩屑附近的泥石流堆积层。

3)在2.3-1.6万年间,七星山火山发生了多次爆炸式喷发。其中最大一次爆炸式喷发(VEI 4)形成了小观音山浮岩环,并随后引发了多期次的小规模泥石流。

4)在1.6-1.3万年间,大屯火山区发生了数次中小规模的火山喷发活动,喷发沉降形成的薄层火山灰在沙帽山附近的湖内发现。

5)大屯火山最后一次岩浆活动发生在1.3万年前,七星山火山以中小规模的爆炸式喷发开始,随后逐渐转变为溢流式喷发,并分别产生了火山碎屑流和块灰流。松散堆积物随后引发泥石流,并堆积在沙帽山附近。

6)大约6000年前,七星山火山发生了爆炸式的射气喷发,崩塌的碎屑沿沟谷流动。另外,也有可能这次喷发岩浆溢出了地表,但未能取得明确的证据。如果此次确实存在岩浆喷发,可能大屯火山群的最新岩浆喷发要改为6000年前。


大屯火山区晚更新世以来火山灰与空降浮岩堆积剖面Belousov et al., 2010

4. 大屯火山区地震活动性

为了解大屯火山区地震活动性,Konstantinou等(2007)于2003年在大屯火山区布设了8台地震仪(图3),进行了为期18个月地震监测工作。相对密集的监测台阵监测到了大量的地震活动,其中主要以高频的火山区构造地震为主,并伴有连续出现的的间歇性水爆爆破事件。但也发现了混合型和低频的地震事件,虽然比较少。通过地震的精定位,震中分布如图3.大部分的高频地震发生在水热活跃区,并主要发生在4km以上的深度范围内。短期的密集台阵监测证实了大屯火山存在岩浆的活动,且深度可能位于4-6km深度上。更进一步的大屯火山地下岩浆房的探测有待新的工作去证实。

3 大屯火山区地震事件震中分布图(Konstantinou et al.,2007Belousov, A., Belousova, M., Chen, C.H., Zellmer, G. F. 2010. Deposits, character and timing of recent eruptions and gravitational collapses in Tatun Volcanic Group, Northern Taiwan: Hazard-related issues. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 191(3-4), 205–221. doi:10.1016/j.jvolgeores.2010.02.001

Konstantinou, K. I., Lin, C.H., Liang, W.T., 2007., Seismicity characteristics of a potentially active Quaternary volcano: The Tatun Volcano Group, northern Taiwan. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 160(3-4), 300–318. doi:10.1016/j.jvolgeores.2006.09.009