阿巴嘎晚新生代单成因火山地质、喷发物理与活动历史

Abaga volcanic field (AVF for short), which are located in the Inner Mongolia, have more than 200 volcanoes and a volcanic rock coverage of about 6300 km2, and is the largest late-Cenozoic monogenetic volcanic field in China. The AVF have both small volume cinder cone and large ring-shape volcanoes. Explosive, effusive and extrusive eruption occurred in the field, which might emplaced in water-rich environment such as shallow lake or ice sheet. The volcanism commenced in the middle Miocene and might last to the Pleistocene. All these features make AVF distinctive to the other volcanic fields in eastern China. Identifying the eruption characteristics and volcanic origin is the key to understand thousands of monogenetic volcanoes in eastern China. This project aims to (1) identify the spatial-temporal distribution of volcanoes, (2) figure out the eruption characteristics and eruption mechanism, and (3) constrain the geographical and tectonic settings when volcanoes emplacement occurred. This study will put forward our understanding of the monogenetic eruptions and improve the theory for eruption mechanism.

内蒙古阿巴嘎火山群拥有超过200座火山和6300km2火山岩，是我国最大的晚新生代单成因火山群。研究区独具特色：大型环状火山与小体积火山共存，爆破、溢流与侵出三种喷发方式同在；火山可能侵位于罕见的浅湖或冰原富水环境；火山喷发始于中国东部构造剧变的中新世中期，火山活动有可能延续至更新世。确定阿巴嘎火山群单成因火山的喷发活动特点和成因是认识我国晚新生代数千座单成因火山活动规律的关键所在。本项目拟开展阿巴嘎火山地质、火山喷发物理学与火山岩年代学研究，致力于解决以下具体问题：（1）火山岩时空分布与期次划分；（2）喷发物特征与喷发机制；（3）火山岩浆侵位背景；在此基础上加深对我国大陆板内单成因火山喷发特点的认识，进一步完善单成因火山喷发机制与控制理论。

阿巴嘎火山群是我国大陆内部玄武质熔岩分布最广、火山锥数量最多的火山群之一。本项目通过火山地质野外调查工作，结合年代学和喷发物理学，确定阿巴嘎火山群火山岩时空分布，恢复火山喷发物理过程与岩浆侵位背景，探索火山成因。该项目工作内容包括：（1）厘定了阿巴嗄火山岩时空分布规律；（2）提取火山地貌特征，建立成因模型；（3）利用火山岩全岩主微量元素、Sr-Nd-Pb-Hf 同位素数据，分析了不同火山喷发作用的岩浆成因。本项目在阿巴嘎火山群识别出三类不同喷发类型的火山作用：单成因火山作用，射汽岩浆火山作用和泛流玄武岩火山作用。阿巴嘎火山群早期(~6.2-7.5 Ma)曾发生大规模泛流玄武岩火山作用形成熔岩台地，晚期(~3 Ma)零星发生单成因火山作用，形成零散分布的火山渣锥。赤峰-达里诺尔-阿巴嘎-达里干加一线火山群，存在“两端较早开始活动，中间较晚开始活动”的特点。火山地貌研究发现锡林郭勒火山群边缘区域形成多级熔岩台地“平顶山”地貌。火山作用与当地特殊气候引发的区域剥蚀共同作用造成多级熔岩台地地貌。火山岩地球化学研究表明，阿巴嘎三类火山作用的岩浆源区具有相似的起源，它们各自产生了具有不同主量和微量元素特征的火山岩。在大地幔楔的背景下，西太平洋板片俯冲折返引发岩石圈伸展。俯冲滞留板片最西端发生崩塌，引发熔体物质上升。双重因素的耦合造成阿巴嘎地区发生火山作用。早期的岩浆有可能在岩石圈中形成底侵，成为泛流玄武岩的岩浆源区。在底侵作用结束以后，源于软流圈的岩浆沿岩石圈断裂快速喷出地表，形成单成因火山作用。射汽岩浆火山喷发有可能是岩浆在上升过程中，在近地表遭遇地下水，从而引发水-岩反应和强烈爆炸。该项研究揭示了西太平洋板片俯冲对中国东部内陆地区晚新生代火山作用的控制机制，有助于预测未来火山活动与火山作用方式，并为地热资源勘察提供理论支持。