晚更新世以来长白山天池爆炸式火山喷发在日本海IODP346-1425钻孔中的记录

Changbaishan Tianchi volcano is the most dangerous volcano in China, and it experienced several explosive eruptions since the Late Pleistocene. These eruptions dispersed widely distributed tephras around the volcano, and lot of attentions were paid on this volcano. However, there are still debates on the eruptive sequence of the Changbaishan Tianchi volcano, and tephrochronological applications. In this project, we will apply tephrochronological method to separate cryptotephra layers throughout the IODP346-1425 core, and EPMA and LA-ICP-MS will be used to characterized the source volcanoes of these cryptotephra layers. Combining ages determined by 14C and 40Ar/39Ar methods, with the known ages of cryptotephra layers whose source volcanoes have been identified to construct age model of the core. By correlating these distal tephra and cryptotephra in Japan Sea with the proximal tephra from Changbaishan Tianchi volcano, we construct the ~110 ka eruptive sequence of Changbaishan Tianchi volcano. In addition, regional marker layers will be established by correlating tephras recorded in the sedimentary archives from Japan Island to Japan Sea. This project will provide a valuable basis for the studies of volcanic hazards and petrogenesis of Changbaishan Tianchi volcano, and the widely distributed tephras will provide important time-equivalent marker bed for regional climatic change.

长白山天池火山是我国最具喷发危险的火山，晚更新世以来经历了数次大规模爆炸式火山喷发，火山灰分布面积广泛，受到了世界范围内的广泛关注。然而，关于长白山天池爆炸式喷发序列以及火山灰年代学应用方面仍都存在较大争议。本项目拟选用日本海中部IODP346-1425钻孔为研究对象，通过显微火山灰年代学研究方法，分离钻孔样品中显微火山灰层，再利用EPMA和LA-ICP-MS等手段分析各火山灰层地球化学组成，进而判定各火山灰层来源；利用14C和40Ar/39Ar获得的绝对年龄控制点，以及显微火山灰层绝对年龄，建立该钻孔的年代学标尺；与长白山天池近源爆炸式喷发产物对比，建立晚更新世以来长白山天池爆炸式火山喷发序列；对比和关联日本海其他钻孔、日本岛内等沉积物火山灰记录，为区域古气候、古环境研究提供等时参考。这将为长白山天池火山喷发灾害及火山成因等研究提供重要科学依据，也为区域气候演变研究提供重要对比标志。

火山灰可以用于重建火山喷发历史，并且可以作为难得的等时标志层用于第四纪地质环境研究。本项目拟通过日本海IODP样品及周边沉积物样品重建过去长白山火山的喷发历史，并且揭示其等时标志层的作用。项目采集了长白山火山近源的火山灰剖面，并且与周边湖泊火山灰进行对比，确定长白山千年大喷发两个喷发阶段，即为碱流质浮岩的第一阶段，和粗面质的第二阶段，有力地将八卦庙期浮岩划分至千年大喷发的第二阶段。日本海IODP样品中鉴定了若干层长白山来源的火山灰层，通过AT、Aso-4和Toya等已知标志层，建立了钻孔的年代学框架，并且约束了B-J年龄大致为50ka，地球化学证明其可能与长白山北坡天文峰顶部巨厚灰色-黄色浮岩相对应，也间接地说明了这层浮岩的年龄大致为50ka；识别出了~85ka的火山灰层，可能与B-Ym火山灰对应，但是该钻孔中这层火山灰成分更加均匀，没有明显的混合出现，可能是一层很好地标志层，但是尚没有确定其源区剖面；同时，还有其他的如~1ka、~8ka等位置的火山灰还需要进一步的分析验证。根据多个地点沉积物中火山灰的分离和提取工作，证明千年大喷发火山灰已经波及到了俄罗斯勘察加半岛，南部有可能已经到达了韩国济州岛；在中国南方湖光岩中发现了近10层来自于日本等地的火山灰，但是没有发现有长白山的火山灰，说明长白山火山喷发规模虽大，但是没有影响到中国南方；另外，在西北太平洋的钻孔中也发现了三层火山灰，但是没有发现来自长白山的火山灰，然而，这三层火山灰为大洋钻孔的年代学建立起到了至关重要的作用。