长白山天池火山的形成与喷发灾害

2022-09-11

1 天池火山山体的形成

长白山天池火山火山锥体由多次火山岩浆喷发物叠加而成。火山作用可划分为早期造盾阶段、中期造锥阶段和晚期造伊格尼姆岩 (即近代喷发) 等三个阶段。

1.1 造盾阶段

天池火山造盾阶段的地质时间自上新世末到早更新世, 军舰山期、白山期玄武岩构成了天池火山盾状熔岩台地主体, 以天池火山为中心向四周缓慢降低 (王季平1 9 8 7) , 展布面积达7 2 0 0 k m 2 (金伯录等1 99 4) 。天池火山造盾阶段的玄武岩类岩石, 主要是指作为天池火山锥体底盘的玄武岩盾, 其主体部分称为军舰山玄武岩, 它们主要分布于吉林省境内的和龙、延吉、安图、长白县等地, 或沿图们江河谷阶地及鸭绿江流域分布。

1.2 造锥阶段

天池火山造锥阶段的地质时间范围是距今1Ma至大约0.02Ma, 此阶段由多次火山喷发生成的粗面岩和碱流岩熔岩以及部分火山碎屑岩构成了层状火山锥。喷发的主要形式是自天池火山口中心式溢流。

1.3 造伊格尼姆岩阶段

全新世以来, 火山活动再次进入高潮喷出了大量的粗面质及碱性流纹质火山碎屑岩、火山灰。

与造盾阶段和造锥阶段的中心式溢流熔岩喷发为主不同, 天池火山全新世喷发物主要为爆炸式喷发形成的空降浮岩堆积和由喷发柱崩塌而形成的火山碎屑流。伊格尼姆岩指的就是喷发柱崩塌时自火山口向四周泛滥的火山碎屑流堆积物固结后所生成的岩石。

一般情况下所指的火山喷发灾害, 指这一阶段。

2 长白山天池火山历史喷发规模及灾害情况

2.1 1668和1702年的喷发为中等规模喷发

据朝鲜《李朝实录》第三十七册显宗大王实录之十四记载“显宗九年四月, 即公元166 8年6月) , 咸镜道镜城府雨灰, 富宁同日雨灰。”镜城府和富宁两地距天池火山东70km~140 km;《李朝实录》第四十册肃宗实录卷之三十六中记载“咸镜道富宁府本月十四日午时, 天地忽然晦瞑, 时或黄赤有同烟焰, 腥臭满室, 若在烘炉中, 人不熏热。四更后消止, 而至朝视之, 则遍野雨灰恰似焚蛤壳者。然镜城府同月同日稍晚后烟雾之气忽自西北, 天错地暗, 腥膻之臭袭人衣裙, 熏梁之气如在烘炉, 人皆去衣, 汗流成浆, 飞灰散落如雪, 至于寸许, 收而视之, 则皆是树皮之余烬, 江边诸邑亦皆如是, 或有特甚处。……”这此文字生动的描述了火山灰出现的时间、颜色、厚度、味道、气温, 数十年以来, 这两条记录被众多学者和专家研究和认定为是天池火山喷发造成的, 以富宁府距长白山天池140km的距离和火山灰寸许厚和或有特甚处 (3~5cm) 来看, 其喷发规模及猛烈程序可达到其VEI≈2左右的中等程度 (刘若新, 200 0) 。

2.2 1199~-1200年喷发为全球2000年以来最大规模喷发之一

根据朝鲜《海东杂录》 (上) 卷之二中记载“高丽神宗二年夏五月, 南部井水赤沸, 声如牛鸣, 凡十余日。冬十月雷, 俄而有怪气赤黑从鹄岭出, 弥满京都, 遂雨雹, 黑气下地, 咫尺不见。三年春, 四方错蒙, 雨土凡二日。”又据《东国文献备考》 (上) 127页记载, “神宗三年闰二月戊申, 四方昏蒙不, 雨土二日。庚午雨土, 四方昏蒙竟日”。记载中的神宗二年五月, 即公元1199年6月;神宗三年为公元1200年。记载中的高丽神宗的都城就是现今的朝鲜京畿道的开城。开城位于长白山天池之南约455km。当时朝鲜称长白山为鹄岭。崔钟燮等 (2000年) 以此认定此次雨灰来自长白山天池火山。

上世80年代初, 日本学者Machida等根据日本北海道南部和九州北部的一个火山灰层的物质组成、喷发年代及火山灰厚度由日本北部向西经日本海至长白山方向逐渐增厚的事实, 指出这层火山灰来自白头山火山 (长白山天池火山) , 1990年经过对长白山天池火山的碎屑实物进行地层学和岩相学研究后, 确认属同源同期, 并将其限定为公元915~1334年间。

199 1年, 刘若新等对圆池附近的一棵大炭化木, 由中心至边缘一共取了10个样品进行14C年代测定, 测得该树被掩埋时间为1215年±15年。科学考证取得这个时间与崔钟燮等所查朝鲜历史文献中关于天池火山在公元1199~1200年曾发生过大喷发的时间记载是一致的。

魏海泉等经野外地质考察和取样化验研究后认为:公元1199年天池火山发生的这次猛烈的爆炸式喷发, 喷发持续时间4天以上, 从火山口升起25km高的喷发柱, 顶部形成10km厚的火山灰蘑菇云。由于受东南风的影响, 火山灰扩散到了天池南455km的朝鲜开城和天池东1000km之外的日本, 日本北海道南部火山灰的厚度达4cm~5c m。火山灰降落堆积物最大厚度达7 0余米, 厚度在0.5 m以上的分布面积达10000km2。火山喷发柱间歇式塌陷形成的火山碎屑流分布在半径40km~60km的范围内。

这次喷发摧毁了当时的原始森林, 形成现在到处可见的炭化木。火山灰与水混合形成的火山泥石流, 沿鸭绿江、图们江和松花江上游分布, 最远到达300km之外的松花湖。

而且对全球气候造成了重大影响。大喷发形成的平流层气溶胶可维持3年长的时间, 其最大强度可达9w/m2, 由之造成的最大纬向平均降温超过1.5℃, 使当地最大月平均降温幅度超过2.25℃, 对全球气候影响时间可长达6年。

著名火山学家G.P.L.Walker, 1990年对长白山天池火山进行考察之后指出:“这次喷发非常之大, 按其喷发规模和猛烈程度, 属于全球火山中1%最大规模喷发之一。”

刘若新等人根据对火山危险性评价的一般准则, 指出长白山天池火山是一座潜在喷发危险的现代活动火山。

3 历史喷发灾害的现实意义

历史上由于长白山山区人烟稀少, 天池以北又是少数民族居住区, 因而缺少受灾情况记载。如今的吉林省东部和松花江、图们江、鸭绿江三江流域是省内经济和旅游发展较快的地区, 水利、森林资源丰富, 水电站集中, 工农业生产发达, 城乡人口众多, 一旦火山喷发, 将会造成巨大灾难。因此, 开展对长白山火山的监测及对未来喷发危险性评价和火山灾害预测, 制定有效的预防对策, 是十分重要的。

目前, 长白山火山尚处于休眠期, 为开展各方面工作赢得了宝贵的时间。因此我们要倍感珍惜, 把握住机会, 努力探索, 勇于开拓, 为火山监测防震减灾做出应有的贡献。

摘要：长白山天池火山是我国保存最为完整的新生代多成因复合层状火山, 其形成经过了造盾阶段、造锥阶段和造伊格尼姆岩三个阶段, 历史上有过多次喷发并造成巨大灾害。由于天池火山是活火山, 应以历史上最大规模的喷发为防范依据, 开展减灾防御工作。

关键词：火山,形成