物岩石地球化学通报2015,34(4) 脱气机制、全球深部碳循环和大气圈温室气体含量岗和长白山火山活动的时间跨度则相对更大(图8 演变具有重要的科学价值。 樊祺诚等,2006,2007)。火山活动迁移的这种规律 6长白山火山形成机制和潜在危害 性可能代表了大陆裂谷系统的演化趋势,因此我们 认为沿长白山的大量第四纪火山岩和一些断陷盆 6.1长白山及整个东北亚火山活动的形成机制 地的发育很有可能是形成新裂谷的序幕,暗示一个 东北亚大陆边缘的火山线性地且平行地分布新的断裂活动的开始。而且长白山地区的双峰式 在大兴安岭、松辽盆地、郯庐一伊通断裂、蓬莱一密火山岩也暗示了长白山具有断裂活动的特征。因 山断裂、长白山地区以及日本岛弧,长白山天池火此从这一角度来分析,长白山是具有潜在喷发危险 山就地处与东亚大裂谷的东部边缘( Zhang et al.,的火山(刘嘉麒,1987,1988,1999) 2003a,2003b)。根据东北亚地区的北东向岩浆-火 山活动和断裂体系,以及天池火山本身具有的双峰 式火山作用,以及钠闪碱流岩的大地构造属性,这 松辽裂谷 说明他们形成于伸展作用构造体系,因此,一种认 为可能与东北亚大陆裂谷作用有紧密联系( Zhang et al,2010);根据地球物理成像以及长白山周边的深 源地震群分布,同时地球化学数据显示的深源物质1 和俯冲板块物质的加入现象,这些都指示着可能与 西太平洋板片俯冲有关( Zou et al..,2008,2010),还 有人提出“大陆根”模式来解释中国东部新生代玄13 武岩成因,这种模式也可以说明长白山天池火山独 特的酸性岩浆喷发作用。另外,由于长白山天池火 山位于华北克拉通东北缘,也有学者认为华北克拉 通拆沉可能导致了区域内的板内火山作用( Chen et30 al.,2007),然而这些拆沉及岩石圈减薄是发生在中40 生代,主要集中于东部地区,东北地区难以确定, 此对于揭示长白山等地火山作用有所局限。 中国东部是以松辽一冀中裂谷为主体,结合郯 庐一伊通裂谷、蓬莱一密山裂谷以及邻近的断陷盆 地,组成复杂的东亚大陆裂谷系( Zhang et al., 2003a,2003b,2010),并且东亚大陆裂谷系的形成与90 发展是由中央的松辽裂谷向两侧,特别是向东侧逐 图8中国东北、日本海、日本岛新生代火山活动的 渐展开的。根据松辽盆地、郯庐一伊通断裂、蓬 时间空间分布特征(修改自 Liu et al.,2001) 莱一密山断裂、长白山的新生代火山岩年代学数据 Fig 8 A comprehensive temporal and spatial distribution of Cenozoic volcanisms from Northeast China, Japan Se ( Liu et al.,201),我们可以总结出东亚大陆裂谷系 的新生代火山活动的规律性(图8)。显而易见,强 d Japan Are( modified from Liu et aL., 2001) 烈火山活动的时空分布特征显示出明显的带状分 关于日本海和岛弧的成因,越来越多的证据支 布,从松辽裂谷向太平洋方向,火山幕呈递迭式发持是在弧后扩张作用下,强大的拉张作用使得大陆 展,由西向东各裂谷火山活动开始时间一个比一个边缘解体形成的( Liu et al,2001; Nohda,2009)。具 早,结束时间则依次变晚(图8)。具体来说,新第三体来讲,西太平洋板片向西俯冲至大陆边缘下方 纪以来松辽一冀中裂谷开始收缩闭合强烈的火山使岩石圈产生引张力,导致大陆边缘破裂解体,并 活动逐渐平息(图8);郯庐一伊通断裂的强烈火山且随着俯冲进一步发展,破裂解体加剧,分离陆块 活动主要发生在14-13Ma和11~7Ma,蓬莱 之间的距离加大,随后俯冲带位置也相应地朝大洋 密山断裂的火山活动主要集中在16-13Ma和1方向退却,在大陆边缘分离和西太平洋板块退却的 7Ma发生(图8;刘嘉麒,199g; iu et al,2001);龙过程中,日本海和日本岛弧逐渐形成(刘嘉麒,矿物岩石地球化学通报 ２０１５，３４（４） 脱气机制、全球深部碳循环和大气圈温室气体含量 演变具有重要的科学价值。 ６ 长白山火山形成机制和潜在危害 ６１ 长白山及整个东北亚火山活动的形成机制 东北亚大陆边缘的火山线性地且平行地分布 在大兴安岭、松辽盆地、郯庐—伊通断裂、蓬莱—密 山断裂、长白山地区以及日本岛弧，长白山天池火 山就地处与东亚大裂谷的东部边缘 （Ｚｈａｎｇｅｔａｌ．， ２００３ａ，２００３ｂ）。根据东北亚地区的北东向岩浆火 山活动和断裂体系，以及天池火山本身具有的双峰 式火山作用，以及钠闪碱流岩的大地构造属性，这 说明他们形成于伸展作用构造体系，因此，一种认 为可能与东北亚大陆裂谷作用有紧密联系（Ｚｈａｎｇｅｔ ａｌ．，２０１０）；根据地球物理成像以及长白山周边的深 源地震群分布，同时地球化学数据显示的深源物质 和俯冲板块物质的加入现象，这些都指示着可能与 西太平洋板片俯冲有关（Ｚｏｕｅｔａｌ．，２００８，２０１０），还 有人提出“大陆根”模式来解释中国东部新生代玄 武岩成因，这种模式也可以说明长白山天池火山独 特的酸性岩浆喷发作用。另外，由于长白山天池火 山位于华北克拉通东北缘，也有学者认为华北克拉 通拆沉可能导致了区域内的板内火山作用（Ｃｈｅｎｅｔ ａｌ．，２００７），然而这些拆沉及岩石圈减薄是发生在中 生代，主要集中于东部地区，东北地区难以确定，因 此对于揭示长白山等地火山作用有所局限。 中国东部是以松辽—冀中裂谷为主体，结合郯 庐—伊通裂谷、蓬莱—密山裂谷以及邻近的断陷盆 地，组 成 复 杂 的 东 亚 大 陆 裂 谷 系 （Ｚｈａｎｇｅｔａｌ．， ２００３ａ，２００３ｂ，２０１０），并且东亚大陆裂谷系的形成与 发展是由中央的松辽裂谷向两侧，特别是向东侧逐 渐展 开 的。 根 据 松 辽 盆 地、郯 庐—伊 通 断 裂、蓬 莱—密山断裂、长白山的新生代火山岩年代学数据 （Ｌｉｕｅｔａｌ．，２００１），我们可以总结出东亚大陆裂谷系 的新生代火山活动的规律性（图 ８）。显而易见，强 烈火山活动的时空分布特征显示出明显的带状分 布，从松辽裂谷向太平洋方向，火山幕呈递迭式发 展，由西向东各裂谷火山活动开始时间一个比一个 早，结束时间则依次变晚（图 ８）。具体来说，新第三 纪以来松辽—冀中裂谷开始收缩闭合，强烈的火山 活动逐渐平息（图 ８）；郯庐—伊通断裂的强烈火山 活动主要发生在 １４～１３Ｍａ和 １１～７Ｍａ，蓬莱— 密山断裂的火山活动主要集中在 １６～１３Ｍａ和 １１ ～７Ｍａ发生（图８；刘嘉麒，１９９９；Ｌｉｕｅｔａｌ．，２００１）；龙 岗和长白山火山活动的时间跨度则相对更大（图 ８； 樊祺诚等，２００６，２００７）。火山活动迁移的这种规律 性可能代表了大陆裂谷系统的演化趋势，因此我们 认为沿长白山的大量第四纪火山岩和一些断陷盆 地的发育很有可能是形成新裂谷的序幕，暗示一个 新的断裂活动的开始。而且长白山地区的双峰式 火山岩也暗示了长白山具有断裂活动的特征。因 此从这一角度来分析，长白山是具有潜在喷发危险 的火山（刘嘉麒，１９８７，１９８８，１９９９）。 图 ８ 中国东北、日本海、日本岛新生代火山活动的 时间空间分布特征（修改自 Ｌｉｕｅｔａｌ．，２００１） Ｆｉｇ．８ Ａｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｔｅｍｐｏｒａｌａｎｄｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆＣｅｎｏｚｏｉｃｖｏｌｃａｎｉｓｍｓｆｒｏｍＮｏｒｔｈｅａｓｔＣｈｉｎａ，ＪａｐａｎＳｅａ ａｎｄＪａｐａｎＡｒｃ（ｍｏｄｉｆｉｅｄｆｒｏｍＬｉｕｅｔａｌ．，２００１） 关于日本海和岛弧的成因，越来越多的证据支 持是在弧后扩张作用下，强大的拉张作用使得大陆 边缘解体形成的（Ｌｉｕｅｔａｌ．，２００１；Ｎｏｈｄａ，２００９）。具 体来讲，西太平洋板片向西俯冲至大陆边缘下方， 使岩石圈产生引张力，导致大陆边缘破裂解体，并 且随着俯冲进一步发展，破裂解体加剧，分离陆块 之间的距离加大，随后俯冲带位置也相应地朝大洋 方向退却，在大陆边缘分离和西太平洋板块退却的 过程 中，日 本 海 和 日 本 岛 弧 逐 渐 形 成 （刘 嘉 麒， ７１９