给长白山火山灰确定标准地层

00002478长白山是我国著名的休眠火山,其在公元946年前后发生的“千年大喷发”,是近2000年来地球上发生的最剧烈的火山活动之一。喷发形成的火山灰在中国东北、日本海和日本列岛的各类湖泊、海洋沉积中均有记录,显微级别的火山灰(<125微米)更是受全球大气环流的影响远及格林兰,在冰芯中构成显微火山灰沉积,为链接亚洲和格陵兰地区的古气候记录提供了关键的等时标志层,有助于制约冰后期气候事件区域响应的时空差异。然而在过去,长白山近源、远源火山灰的研究常常缺乏关联独立进行。对于近源火山灰,由于年龄过于年轻,长白山天文峰剖面火山灰沉积的年代尚存争议;对于远源火山灰,过去的研究又主要集中在沉积物中肉眼可见的火山灰层,鲜有学者开展显微火山灰研究,极大地限制了这一标志地层的分布。更为关键的是,仅有的近-远源火山灰关联存在如下问题:1、近源火山灰由于缺乏年代地层学信息因而地层关联难以确证;2、千年大喷发火山灰尚未被利用单颗粒分析技术确定微量元素含量,致使未来的火山灰关联研究缺乏参考数据。这些问题的存在阻碍了千年大喷发火山灰成为半球尺度上的晚全新世等时标志地层。

近来,中科院广州地球化学研究所同位素地球化学国家实验室博士生陈宣谕及导师徐义刚研究员与英国、德国、爱尔兰等国学者合作,在日本久種湖(Lake Kushu, 距长白山1100km)湖相沉积物中成功提取了一层显微火山灰沉积,通过玻璃地球化学和年代学制约,确证了该层火山灰来自长白山千年大喷发,在国际上首次报道了该次喷发单颗粒火山灰的微量元素数据,同时利用近-远源火山灰关联厘清了天文峰剖面三层火山沉积的年代。此外,该研究使用贝叶斯统计方法,结合湖泊钻孔的AMS 14C定年数据、火山灰的冰芯年龄,建立了湖泊顶部剖面的年代学模型,展示了利用高分辨率冰芯年代学制约湖泊14C年龄模型这一火山灰年代学的经典运用。文章还报道了近-远源等价火山灰在地球化学组成上的差异,该现象也可见于欧洲数个火山-岩浆系统,其仍是目前火山灰年代学研究中的难题之一。

相关成果已发表在国际第四纪研究主流期刊Quaternary Geochronology上。发表两个月来,是QG下载量最多的文章之一。该研究受中国科学院国际合作局对外合作重点项目资助。

论文链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1871101416300097

(据中国科学院广州地球化学研究所)

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