长白山火山地质构造背景

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长白山火山太平洋俯冲带裂陷盆地构造地质背景 |
分类: 长白山 |
火山的构造地质背景,是火山及其喷发赖以形成的基础,地质上是否还具有活动性是火山是否还有喷发危险的最重要依据。上个世纪90年代国际减灾十年选出了世界上有代表性的16座火山作为“十年火山”,关于活动性的标准只有一条“地质上活动的(Geologically Active)”。
长白山火山是非常独特的火山,它是在稳定大陆构造环境下形成的,既不是岛弧火山,也不是热点火山。但是确确实实发生了两千年来最大的喷发之一“千年喷发”。因此,研究长白山火山的地质构造背景就很有必要。
一、 吉林东部北西向火山带
吉林东部长白山山脉晚新生代火山包括长白山火山、望天鹅火山、龙岗火山,甑峰山、奶头山、土顶子山等,朝鲜境内的北胞胎山、小白山、绿峰、黄峰等也属于长白山火山区,大小火山200余座,大致成NWN-SES向分布,总的火山岩分布面积接近两万平方公里,为我国最大的第四纪火山活动区(图1)。
望天鹅火山,1870~212万年前活动,北胞胎山,320~25万年前活动,长白山天池火山280万年以来活动。
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图1、吉林东部及其邻区火山和火山岩分布图 |
新生代以来,东北地区在太平洋板块俯冲及东北裂谷作用下,形成一系列沿NE向地堑、裂谷系展布的火山岩代。新生代早期基本上继承了中生代晚期拉张背景下的NE向构造格局,晚第三纪沿依兰-伊通、敦化-密山断裂带分布的,中新世碱性玄武岩浆活动达到高潮,上新世岩浆活动较弱。长白山火山区在构造上位于东北裂谷系最外側的敦化-密山断裂以东地区,火山活动始于上新世晚期。
敦化-密山断裂早第三纪出现一系列半地堑盆地,晚第三纪进入相对稳定的盆地扩张。
二、亚洲东北全新世火山活动区的东南隅
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图2、亚洲东北部全新世火山区 |
亚洲东北的活动火山与贝加尔裂谷的隆起及其深部的岩浆活动有关,这一片岩浆活动区的东南端,造就了长白山火山的形成。
贝加尔裂谷大量的新生代火山喷发是在裂前的隆升阶段完成的。主要分布在构造带南、北两端:南端东萨彦-哈马尔达坂地区,北端乌多坎地区。
全新世火山活动沿着南北两端向东南延伸,成两条北西带。东北端,从乌多坎火山到松辽盆地的小古里河、科洛、五大连池、二克山等火山。再向东南,镜泊湖、龙冈、长白山等全新世火山,大体在一北北西线上。西南端,从奥卡和阿尔金斯基向东南至我国的乌兰哈达,也有一系列大致成北西的全新世火山活动,两条北西带的中间还有阿尔山等。而长白山大致就在这个火山区的东南隅(图2)。
太平洋板块在日本海沟向下插,大致以25º的角度俯冲到我国东北的上地幔底界附近。长白山火山位于太平洋板块下插、俯冲、消减带的前缘区,正是洋壳物质和上地幔物质的交换区。
从深震震源等深线(图3)可以看出太平洋俯冲板片的形态。大致是一个向西插下的舌形,舌中部下凹,两翼上翘。等深线显示舌缘在镜泊湖附近插入最远,其边缘在我国东北和日本海西侧,从镜泊湖东到对大和海盆西缘形成一条向东突出的弧形。表明原来应该是向西凸出的圆弧形舌头,却向内凹,似乎被挖掉了一块。可能是原来较冷的、可以孕育强震的俯冲板舌在端部被热物质所软化。
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图3、长白山火山以及太平洋俯冲带的等深线分布
太平洋俯冲带向北西西俯冲,在吉林省东部附近地区已经到达上地幔底层。从林口县南部,经过东宁-汪清附近,珲春到日本海盆西部,震源深度为500-600公里,形成一条长480公里宽100公里的北北西的的深震带。这条带距离长白山天池火山260公里,这里从土顶子山、长白山、小白山、胞胎山、绿峰、黄峰等也形成的北北西向排列的火山带。五百公里深震带和长白山火山带大致平行。这条深震带并不与俯冲方向垂直,而是以一个角度斜交。
四、郯庐断裂带的影响
郯庐断裂带是东亚大陆上的一系列北东向巨型断裂系中的一条主干断裂带,也是一条深源岩浆活动带。在新生代,郯庐断层带为右行走滑-逆冲断层。历史上沿这一断层带发生了许多大地震,如1668年郯城大地震、1975年海城地震等。
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图4、郯庐断裂带的右旋剪切及其对长白山火山区的端部引张作用
郯庐断裂的西侧,发育了新生代华北剪切引张盆地。华北新生代盆地早第三纪的构造形态类似于现今美国的盆岭省,显然是受引张作用的伸展构造。然而其中的剪切变形的影响并没有引起足够的重视。华北平原新生代盆地就是在亚洲东缘右旋剪切与太平洋弧后扩张的双重作用下形成的。
郯庐断裂的东侧相对向南推移,这种右旋剪切作用在断层端部会产生局部应力场,对长白山火山区而言,是一种局部引张。长白山火山活动也与这种局部引张有关。