非洲火山带

 

非洲大陆是冈瓦纳古陆的一个重要部分(Chorowicz, 2005, Calais et al, 2006)，早第三纪末以来，东部非洲在区域隆起的基础上出现裂谷运动。裂谷西支规模比较小，发生过一系列7级大震。东支火山活动比较广泛，未记录M7以上的地震活动。东支向北的红海裂谷，主要地震活动发生在裂谷之北的死海转换断层上。这里的火山以大陆玄武岩为主。虽然也有一些巨大的层状火山，如尼拉贡戈火山，也是以玄武岩为主的喷发。非洲西部喀麦隆火山线是一条自三叠纪至今的地壳弱带，分布着大量的玛珥湖和玄武岩火山渣锥，主要是碱性火山岩。

非洲有35座历史活动火山，火山分布在：阿法尔三联点，东非裂谷，以及喀麦隆弱带三部分。东非裂谷北部火山活动与阿法尔深部地幔柱和30Ma前开始的埃塞俄比亚和也门的溢流玄武岩喷发有关。南部的东非裂谷可以分成两支，东面的肯尼亚裂谷和西面的在维克多利亚湖西面。南面的火山地区有一个地形隆起，因此有可能是另一个地幔柱的地表表现 (Pik et al., 2006)。

根据S波接受函数，岩石圈厚度：南非150～180公里，乌干达 100公里，阿法尔34公里，阿法尔西南边缘80公里（Hansen, et al, 2009），Tessema& Antoine(2003)根据重力反演，认为在Tanzanian克拉通下弹性岩石圈厚度75公里，而Pan African Mobile Belts为55公里， Ubendian Belts65 km,第三纪裂陷盆地40～45公里，阿拉法地区的厚度北边14，而南面33公里

http://s10/middle/7e67b28btad45f5965b09&690 图1-30、非洲阿法尔三联点火山分布图

1977～1989东非地震的哈佛震源机制解都是NW-SE方向的水平引张， 而1990年5月20日M7.2地震的震源机制显示NW-SE走向的Aswa断层的左旋走滑运动(Gaulonet al,1992）

显示了东非裂谷西支北端的活动，而南北向的引张分量显示了裂谷向北应力场方向的旋转 (Giardini, d, &L. Beranzoli,1992)

 

（一）   阿法尔三联点活动火山，

阿法尔三联点，连接红海、亚丁湾和埃塞俄比亚裂谷，排列呈“Y”字形。三个部分在围绕着阿贝湖的汇合，形成阿法尔凹陷，是地球上除冰岛之外唯一一个陆地上可以研究洋脊的地方。阿法尔凹陷的地表被熔岩覆盖，大部分是玄武岩，可能位于一个地幔柱之上。根据S波接受函数，阿法尔岩石圈厚度34公里，阿法尔西南边缘80公里（Hansen, et al, 2009），

1、红海、三百万年前开始裂开，目前以1～1.5cm/y的速度张开。活动火山主要位于红海的东北侧，主要是玄武岩火山场。

    （1）沙特阿拉伯西北

卢奈依尔熔岩区（Lunayyir，Harrat），玄武岩火山场，可能在1000年时喷发熔岩流

海拜尔熔岩区（Khaybar, Harrat）玄武岩火山场，麦地那市北50公里，公元650年有一次VEI=2的喷发。2009年5月发生数千次小震，5个村庄的人逃离家乡。岩浆可能从8公里深处上升到4公里深处。

赖海特熔岩区（Rahat, Harrat），橄榄石玄武岩火山场

（2）也门和沙特西南

Arhab, Harrat , 玄武岩火山高原，公元200和500年左右可能有 VEI<=2的喷发。

Yar, Jabal，橄榄石玄武岩火山场，1810年喷发VEI=2

Dhamar, Harras,围绕着扎马市的玄武岩火山场，有几个层状火山和许多年轻的火山锥，玄武岩熔岩流覆盖在流纹岩上。1937年发生VEI=2喷发。

Sawad, Harraes,南南西-北北东走向的火山场，大约有100个火山锥，1253年喷发VEI=3

（3）红海内部火山

Tair, Jebel ，红海上的椭圆形的岛，玄武岩层状火山，1750-1883年4次喷发VEI=2，2007-2008年喷发VEI=3。祖拜尔山Zubair, Jebel，杰贝勒岛的盾状火山，1824年喷发VEI=2

2、阿法尔凹陷，

这里地壳以每年1～2厘米的速度分开，导致大量的地震和100米的地表下沉，2005年9～10月，2.5立方公里的熔岩沿着地下2～9公里的岩墙侵入，形成一条南北走向的500米长，最宽8米宽的裂缝。

（1）厄立特里亚

Dallol，蒸汽岩浆爆炸形成的火山口，1926年发生VEI=1喷发。Dalaffilla   层状火山，覆盖着硅质熔岩流，2008年发生VEI=3喷发。埃特阿雷火山Erta Ale，盾状火山，历史上多次VEI<=2喷发，1967-2010年发生喷发。杜比火山（Dubbi），是一座层状火山，1400-1863，3次VEI<=3喷发。Manda-Inakir火山，是一系列北西走向的裂隙孔和碎屑锥，1928年左右在裂隙的南东端附近发生VEI=2的喷发。

 

http://s8/middle/7e67b28btad45fae6c1c7&690 图1-31、东非裂谷火山分布图

（2）埃塞俄比亚

Alayta火山，是一座位于西Danakil凹陷的玄武岩-粗面岩的盾状火山，1905和1911年发生 VEI=2喷发。

达巴胡火山（Dabbahu），是一座层状火山，2005年9月沿火山西北的裂隙喷发玄武岩（VEI=3）9～10月，与裂隙有关的侵入的熔岩有2.5立方公里。

Manda Hararo达巴胡火山东南的盾状火山，北端是一个玄武岩盾状火山，南端是一系列的裂隙系统。大量的熔岩从北北西走向的裂隙流出。2007和2009分别有一次VEI=2的喷发。

戴玛阿里Dama Ali 玄武岩盾状火山，1631年可能有喷发。

Ardoukoba，属于吉布提，包含大量走向北西的裂隙喷发口，1978年发生VEI=1的喷发。

3、埃塞俄比亚裂谷

埃塞俄比亚裂谷的岩浆体长轴呈NNE，成右阶排列，显示了引张带有左旋的成分。

Fentale埃塞俄比亚裂谷北端的层状火山，13世纪的一次喷发摧毁了阿比西尼亚城，1820年可能有一次喷发，产生玄武岩熔岩流。Kone，硅质破火山口，1820年可能有一次VEI=1的玄武岩喷发。

 

（二）   东非裂谷活动火山，

从埃塞俄比亚裂谷向南延伸，可分为东支和西支，其实是围绕着肯尼亚隆起的东西两条边缘破裂。

根据S波接受函数，岩石圈厚度：南非150～180公里，乌干达100公里，（Hansen, et al, 2009），乌干达中央岩石圈厚度72公里，地壳厚度34公里，而东西边缘岩石圈厚度46公里，地壳厚度39公里 ( Riad & El Etr,1985), Tessema& Antoine(2003)根据重力反演，认为在Tanzanian克拉通下弹性岩石圈厚度75公里，而Pan African Mobile Belts为55公里， Ubendian Belts65 km,第三纪裂陷盆地40～45公里，阿拉法地区的厚度北边14，而南面33公里

东非裂谷由阶梯状地堑、半地堑组成，成雁列状分布。它们在地貌上沉陷很深，但沉积厚度薄，大地热流高（4.4HFU）。火山岩相展布是裂谷中间新，两侧老。分东、西两支：东支由阿贝、兹怀、鲁道夫和埃亚西等一连串湖泊组成，西支由阿伯特、爱德华、基伍、坦噶尼喀，鲁夸和尼亚萨六个湖泊连接而成。东支开始活动早（23.5Ma）喷发量达5.0*10⁵km³，绝大部分在埃塞俄比亚（3.45*10⁵km³）和肯尼亚（1.44*10⁵km³）；西支开始晚（8.3Ma）。东非裂谷岩石组合为碱性玄武岩-粗面岩（响岩）双峰型，东支为钠质碱性岩系列，西支为钾质碱性岩系列。

东非裂谷中新世开始活动，绝大部分火山岩年龄小于25Ma，可能与25百万年前欧亚板块与非洲板块碰撞有关。

火山活动多发生在构造复合部位：西支中NW向裂谷和NE向裂谷接合的部位，有维龙加火山群,目前活动的尼拉贡戈和尼雅姆拉季拉火山就在这里；东支与西支在它们的南端的接合部位，有Kieyo火山；东支南北向肯尼亚裂谷南端与其南部两条斜向地堑（Eyasi和Pangani）的接合部位，有伦盖火山、Meru火山，以及著名的乞力马扎罗山；肯尼亚裂谷北段Suguta裂谷，也是狭义的东非裂谷与埃塞俄比亚裂谷的交接部位附近，有图尔卡纳湖的南岛火山（1888年喷发VEI=1），以及1921年前有多次喷发的Barrier火山（VEI<=2）。史前沿着Suguta裂谷有一系列全新世活动的火山。

1、  东支—图尔卡纳（Turkana）裂陷.

东支的岩浆活动（包括火山碎屑和熔岩），成了裂陷过程中充填的主要部分。东支北段的图尔卡纳裂陷主要是短的线性的NNE走向的正断层,被一系列北西-南东走向的左旋走滑断层所切割。裂谷的总体方向与引张方向斜交，但是边界断层是近于正交的。到处存在岩浆活动，可能与转换断层有关,盆地沉积有河流碎屑、火山碎屑以及火山物质，厚度4-5公里。东支图尔卡纳裂陷的变形差异可能与软的更韧性，更有组织的引张类型，更接近经典的裂谷。（Rosendah et al, 1992）

（1）北段：图尔卡纳Turkana湖，肯尼亚轴向裂谷

图尔卡纳Turkana湖最南端和最大的火山岛——南岛火山（South Island），是一座层状火山，有大量的凝灰岩火山锥和新鲜的玄武岩熔岩流。喷发沿南北走向的裂隙发生。1888年有一次VEI=1的喷发。Barrier火山, 包括4个重叠的盾状火山，历史上多次VEI<=2喷发，最后一次喷发1921，VEI=2。

（2）南段：

肯尼亚轴向裂谷8百万年来向南分裂为两支。南西支是NE走向的Eyasi半地堑，而其南东是NNW走向的Pangani地堑，

伦盖火山(Lengai),层状火山，是历史上唯一喷发碳酸盐火山灰和熔岩的火山。1916,1940、1960、1967，以及2007-2010分别喷发VEI=3，1966-8-14VEI=4（?）喷发。

Meru，在伦盖火山东南100公里，非洲第四高山，是一座层状火山，VEI<=2。

2、  西支（坦桑尼亚、卢旺达，马拉维）

    西支以狭窄的具有厚的河流碎屑沉积的湖泊为特征，岩浆活动局限于湖泊之间的隆起区。坦噶尼喀和马拉维裂谷带主要是半地堑盆地，盆地走向与裂谷主轴通常是斜交的，往往也和引张方向斜交。往往具有复杂的断层系统。两个盆地新生代沉积物厚度可达4-5公里，可能有白垩纪-三叠纪的沉积物。西支南端鲁夸湖裂陷是一个拉分盆地。鲁夸湖裂陷的断层是铲式的，特别在前新生代地层。盆地沉积从Karroo前到新生代，厚度超过10公里。坦噶尼喀-鲁夸-马拉维系统的构造差异主要是由于裂陷前的非均质所造成的（Rosendah et al, 1992）。北段是阿尔伯特盆地。

现代活动火山位于西支中段的基伍盆地。基伍盆地包含两个半地堑，中间是一个700米高的Idjwi 地垒。盆地两侧分别是西基伍边界断层和东基伍边界断层(Ebinger, 1989a). 有一系列斜向走滑断层切过裂谷。基伍盆地还是由NW–SE走向的坦噶尼喀裂谷盆地向SW–NE走向的基伍-维龙加和Rutsuru–lake Edouard裂陷盆地转折的部位。这里有两个火山场：

（a）维龙加火山群，沿着与裂陷长轴正交的近东西方向分布：东部子群(包括Muhavura, Gahinga and Sabinyo), 中部子群(包括Visoke, Karisimbi and Mikeno)以及西部子群(包括Nyiragongo and Nyamuragira)。除了1956年Visoke火山有过短暂喷发外，只有西部子群在近代历史上有喷发。

尼拉贡戈火山（Nyiragongo），玄武岩层状火山，1900年13次VEI=1喷发，2002～2010持续喷发活动，尼拉贡戈岩浆具有最强的流动性，1977年岩浆以每小时60公里的速度，不到半小时就吞噬了2000条生命。

尼雅姆拉季拉（Nyamuragira），玄武岩盾状火山，1900年后发生38次VEI<=3的喷发，其中8次VEI=3.1976-1993年喷发最激烈，喷发速率是1900-1975年期间的2-3倍（Krafft,1990），同时总体上存在喷发间隔越来越短的趋势。1998～2006年期间平均1.5年发生一次VEI=2的喷发。2007至今平静。

维索克Visoke，粗面安山岩层状火山，1957年8月VEI=1喷发。

（b）Masisi火山场，这个火山场位于东非裂谷外，但是在裂谷边缘，是一条转换带的一部分(De Bremaecher, 1959), 这条转换带在刚果盆地内延伸400公里，最近发生M≥5地震。.

（3）       南段：主要以断层控制的剪切引张盆地变形，仅在最南端有火山活动

坦噶尼喀湖盆地有一系列NNW向的剪切引张断层，显示了右旋剪切引张的性质

南段北西走向的鲁夸湖裂陷盆地，是一个右旋剪切引张盆地，其南端是一个三联点，南面是南支的马拉维盆地，东北是Usangu盆地。三联点附近有火山活动，历史记载的有Kieyo层状火山，公元1800年可能有一个VEI=2喷发。

 

（三）   喀麦隆火山链：

大致沿贝努埃地槽南侧，北东向的喀麦隆火山线绵延1300多公里，这是一条自三叠纪至今的地壳弱带，分布着大量的玛珥湖和玄武岩火山渣锥，主要是碱性火山岩。

乌干达中央岩石圈厚度72公里，地壳厚度34公里，而东西边缘岩石圈厚度46公里，地壳厚度39公里 ( Riad & El Etr,1985), Tessema& Antoine(2003)根据重力反演，认为在Tanzanian克拉通下弹性岩石圈厚度75公里，而Pan African Mobile Belts为55公里， Ubendian Belts65 km,第三纪裂陷盆地40～45公里，阿拉法地区的厚度北边14，而南面33公里

根据早白垩纪裂谷贝努埃槽地和喀麦隆线的相似性， Fitton（1980）认为非洲80-70Ma前的顺时针旋转，Walvis 洋脊的偏移，它们都与软流圈的一个”Y”型热带有关。当南大西洋张开时（白垩纪），形成一系列地堑，如尼日利亚-喀麦隆的Benue，乍得的Doba Bousso。Ngaoundere在第三纪开始裂陷，同时形成阿达马瓦、达尔富尔隆起( Brome and Fairhead, 1983)

喀麦隆线是一条罕见的一半在大陆一半在大洋的火山链，以北东30度延伸一千多公里(Suh et al, 2001). 火山熔岩包括夏威夷玄武岩，橄榄粗安岩、响岩、流纹岩等。还有许多深成侵入岩。大洋和大陆的玄武岩在化学成分和同位素上没有区别，意味着他们具有同一个上地幔起源。suggest NE–SW migration of the volcanism from Mt Oku (25 Ma) to Mt Bambouto (18–16 Ma).地壳厚度30-34公里，岩石圈120-150公里，只有Ngaoundere高原地壳厚度20-23公里，岩石圈80-100公里(Marzoli, et al，2000)。

http://s14/middle/7e67b28btad45fffd35cd&690图1-32、喀麦隆线火山分布图。绿块表示喀麦隆喀麦隆线火山岩

喀麦隆火山Cameroon，非洲最大的层状火山，玄武岩-粗面玄武岩，1807年VEI=3喷发，1838以来16次VEI<=2喷发。

Santa Isabel，盾状火山，1903和1923年东南翼发生喷发

尼俄斯湖（Lake Nyos），形成于500年前的一次火山喷发，湖水深210米，1986年8月21日二氧化碳气体喷发使1700多人及其家畜死于非命。

莫努湖Lake Monoun，1984年8月15日喷发，37人死亡。