长白山火山演变历史及潜在的危险

长白山火山（包括天池火山、望天鹅火山和朝鲜一侧的炮台山）是中国最具代表性和危险性的火山，也是亚洲乃至全球最重要的火山之一。通过对中国和朝鲜两侧的长白山火山（包括天池火山、望天鹅火山和炮台山）进行深入系统地野外考察与研究，收集中朝两侧实地资料，利用火山岩岩石学、岩石地球化学（包括主量元素、微量元素、稀土元素和同位素）和地质年代学（激光Ar/Ar、14C测年、U系测年等），以及地球物理探测技术，借助数值模拟，回溯长白山火山（天池火山、炮台山、望天鹅）三个主要火山喷发中心的演化历史，探讨三个主要火山喷发中心的岩浆成因，探测深部岩浆房的特征，论证长白山火山未来喷发的危险性，进而为研究东北亚板块体系与火山作用的联系提供基础数据。通过长白山演变历史的研究进一步模拟火山喷发对气候环境的影响及其引起的灾害，为预测长白山火山未来喷发和减轻喷发灾害提供科学依据。

本项目拟通过对中朝两侧长白山火山（包括天池火山、望天鹅火山、炮台山）的深入调查研究，认清长白山地区的地质背景，建立高分辨率地长白山火山三个主要喷发中心（天池火山、望天鹅火山、炮台山）的喷发序列，探讨长白山火山岩浆性质、来源、演化过程及其长白山火山活动的机制，回溯长白山火山的演化历史，构建长白山火山活动的动态模型，推测以往火山喷发的规模，预测未来火山喷发的可能性和潜在危险。项目采集了长白山天池、望天鹅以及周边玄武岩盾和基底地层，加上朝鲜一侧已有的样本，建立了一个适合本项目研究的岩石样本库，以及火山气体排放通量和成分库。在格陵兰冰芯中首次发现了来自于长白山火山千年大喷发的火山灰，再次证明了此次喷发的规模之大。通过岩石地球化学和同位素地球化学研究证实长白山火山三个喷发中心火山玄武质岩浆是同源岩浆，但它们的演化岩浆成分范围和演化路径有很大差异。重力磁法测量反演的结果来看，出现低密度体的部位在长白山天池正下方和偏北、偏东都有，并且在北坡从海拔-7km到-10km处出现明显的低密度体，在西坡也有出现较明显的低密度体。这些低密度体以天池为主，并且天池正下方低密度体延伸很深，最深能够达到海拔-27km左右。人机交互反演显示在长白山天池火山口下方存在一个岩浆囊，延伸比较深，深度在8-30km；在天池以北约 50km处，地下15-20km地方有岩浆囊的可能，其源头很可能来自天池下方岩浆囊的分支。