多种稀有气体同位素测年方法研究与长白山火山喷发历史恢复

Changbaishan volcano was one of the few young volcanoes in China and its eruptive history lasting the whole Quaternary.The recent volcanic activity not only provide important samples to understand the modern evolution of the East Asian active continental margin, but also provide material to explore the relationship such as recent volcanism and environmental changes, volcanic hazards and human activity. The volcanic eruptions need better ages constrain in Changbaishan area. Noble gas dating methods (40Ar/39Ar; U-Th/He, cosmogenic 3He, 21Ne) have significant potential to date young (<500 ka) volcanic rocks and exposed surfaces. Due to lacking reliable high precision dating method for young volcanic rocks, we will develop new and high precision noble gas techniques for dating Quaternary volcanic rocks and surfaces. However, these methods require urgent intercalibration. We will focus on the development of method, noble gas diffusion in minerals and cosmogenic isotope correct skills and finally improve the accuracy and precision of our dating results. Also we will focus on the eruption history of Changbaishan volcanoes group during late Paleocene with an aim to understand the evolution of this typical intraplate volcano. This research will permit quantification of recent volcanic eruptions, soil erosion rates, earthquake frequency, and glacier/ice movements; with major implications for volcanic hazard assessment, landscape evolution, palaeoclimate change and mineral exploration.

长白山火山位于亚洲大陆东部活动边缘，其大规模的火山活动始于晚上新世，并跨越整个第四纪。该火山令人印象最为深刻的是其近代的喷发活动，这不但为我们了解东亚大陆活动边缘的现代演化过程提供了重要的样品，也为我们探索近代火山作用与环境气候变化、火山灾害与人类活动等问题提供了素材。我们通过发展新稀有气体的同位素测年技术解决我国长白山火山晚更新世以来火山喷发历史的问题。主要借助40Ar/39Ar法、U-Th/He法、宇宙成因3He和21Ne测年方法，重点通过多种方法解决500Ka以来玄武岩年龄的测定问题，恢复长白山火山区晚更新世以来的喷发历史。重点提高40Ar/39Ar定年精度，解决不同稀有气体同位素定年方法存在的问题及不同方法的对比问题。这一研究将有助于定量近期火山喷发、土壤剥蚀、地震频率和冰川运动，对火山灾害评估、地形演变、古气候变化和矿产勘探都有很重要的意义。

年轻火山岩的年龄测定在火山、构造、古地磁、考古等众多领域都有非常重要的应用，而由于定年物质的限制，适用于年轻火山岩定年的方法并不多，40Ar/39Ar法是目前第四纪火山定年的最佳手段。然而由于放射性成因40Ar*积累较少，（超）年轻样品的40Ar/39Ar定年依然具有非常大的挑战，如何拓展定年时限，提高定年精度，变得非常之重要，这也是我们研究的初衷。长白山天池火山地处东亚活动大陆边缘和太平洋俯冲带西侧，是窥探该区地球内部物质和动力学的窗口，具有重要科学意义。过去是未来的钥匙，了解火山晚更新世-全新世的喷发历史和演化规律变的非常重要。我们借助先进的稀有气体质谱，通过自行研制的低本底自动化激光纯化系统，发展了一套适合年轻火山岩的40Ar/39Ar技术。通过对仪器、年代学方法理解和大量细致的实验及创新的设计，我们建立了利用高分辨稀有气体质谱精确测定微小信号的方法，排除了干扰峰的影响，对精确定年及稀有气体分析均有重要意义。对天池火山造盾和造锥阶段的喷发时代进行了厘定。建立了年轻火山岩定年的标样，缓解了我们年轻标样匮乏的现状。发展多手段联合定年，尤其是多种稀有气体年代学方法应用，将会是未来晚更新世-全新世火山喷发历史研究的重要方向。这一研究将有助于定量近期火山喷发, 对火山灾害评估、地形演变、古气候变化都有很重要的意义。