河北省简称“冀”,又称燕赵之地,地处我国华北地区,东临渤海,内环京津。河北省拥有璀璨的历史文化与秀美的湖光山色,是中华民族的发祥地之一,也是中国城市文明发源较早的地区之一。此外,河北省地处京畿要地,是我国实施京津冀协同发展战略的关键区域之一。省内地势呈西北高、东南低,是中国唯一兼有高原、山地、丘陵、平原、湖泊和海滨的省份。河北省拥有小山火山、大疙瘩火山、小疙瘩火山、菊花沟火山、镶黄旗山火山等70余座火山,这些火山大多形成于新生代,主要分布在张家口市和承德市,研究程度普遍较低,绝大部分尚未正式命名。


河北省沧州市小山火山(又名马骝山)、辽宁省宽甸满族自治县青椅山火山与黄椅山火山对地观测影像图(图源于JL1GP02与GF-2对地观测影像)

小山火山,又名马骝山,距离河北省沧州市海兴县以东约6千米,紧邻埕西-羊二庄断裂(该断裂的最新活动时代为早中更新世),该火山最后一次喷发活动发生在晚更新世的晚期。火山锥体主要由火山碎屑岩和玄武岩构成,锥顶海拔约36米,相对地面高差约30米。火山喷发以中心式喷发为主,火山地貌主要为火山锥。俯瞰小山火山,其轮廓呈弧形,火山底部东西宽约1.5千米,南北长约5.5千米。小山火山是我国河北平原地区唯一的第四纪火山地貌区,火山区内的火山岩类主要为玄武质火山碎屑岩和玄武岩,肉眼可以观察到斜长石、橄榄石、辉石等矿物颗粒。火山区地表可见的火山堆积物主要呈隆丘状或缓丘状弧形分布。另外,小山火山及附近区域发现了多处我国战国时期和汉代的墓葬群,出土了陶器、瓷器、铜镜、铜剑等大量文物。因此,小山火山虽然小,却拥有着独特的文化底蕴与神秘历史。在河北平原的托衬下,它宛如一颗掌上明珠,在燕赵之地上熠熠生辉!2003年7月24日,小山火山及所在区域被河北省人民政府批准为省级火山地质遗迹自然保护区。

区域构造应力场反演结果表明,河北省小山火山区整体处于东北-西南向挤压,西北-东南向拉张的构造格局之中。现有的地震与火山监测资料显示,河北省小山火山区内极少有地震事件发生(资料来源:河北省地震局、天津市地震局、北京市地震局和河南省地震局)。地球物理勘探资料显示,小山火山区底部的地壳厚度约31千米。2008年-2010年形变观测资料显示,火山所在区域的地面沉降呈现出不均匀分布的特点,最大沉降速率为22毫米/年。火山区地下水中富含二氧化硅(SiO2)、锶(Sr2+)、硒(Se4+)、锂(Li1+)、锌(Zn2+)等物质,火山所在区域的地热流值接近75毫瓦/平方米,高于中国大陆地区的平均值61±15.5毫瓦/平方米,深部地幔热对流传热是其主要热源。火山的形成与区域性深大断裂活动、地壳减薄、地幔物质上涌、玄武质岩浆分离结晶等一系列地质过程均有关联。


河北省小山火山(上左一)、辽宁省黄椅山火山(上右一)、伊玛图火山(下左一)和熊岳火山(下右一)(均为原创图件)

辽宁省简称“辽”,寓意辽河流域永远安宁。辽宁省位于我国东北地区南部,濒临黄海和渤海,两海之间的辽东半岛是中国第二大半岛。辽宁省地处环渤海和东北亚经济圈核心地带,是东北地区唯一的海陆双重通道,也是连接亚欧大陆桥的重要门户。可是你知道吗?辽宁省还拥有黄椅山、伊玛图、熊岳、望儿山、青椅山、椅子山、红泥山、东小山、哑巴岭等100多座火山,这些火山主要分布在丹东市宽甸满族自治县、沈阳市法库县和铁岭市铁岭县,常被称为宽甸火山群和法库-铁岭火山群。火山形成时代多为第四纪和古近纪,火山地貌有火山锥、火山口、熔岩台地、火山颈等。

黄椅山火山位于丹东市宽甸满族自治县,地处太平哨早中更新世断裂的东侧,海拔约504米,相对地面高差约204米。火山锥体整体北坡陡、南坡缓,锥顶宽约650米,锥底宽约1.8千米,火山口深约117米。火山喷发始于中新世,止于晚更新世,其喷发过程大致可划分为3个期次。火山以中心式喷发为主,火山地貌主要为火山锥、火山口和熔岩台地。火山轮廓整体呈近圆形,南侧存在一个豁口,玄武质岩浆在喷发过程中从豁口处向南流淌并冷凝成岩,逐渐形成了北陡南缓的火山锥体。现今远望该火山,其轮廓犹如一把巨大的椅子!若干年前该火山锥体草木不生,加之长期风化后形成的黄色火山碎屑岩大面积裸露,由此得名黄椅山。火山区岩性主要由多期次喷发形成的玄武质熔岩和火山碎屑岩组成,肉眼可以观察到的单矿物主要有橄榄石、辉石和斜长石。火山区西侧发育有蜿蜒湍流的蒲石河,古称泊汋河,又称铺西河,属鸭绿江支流。由西向东俯瞰,蒲石河酷似一只巨大的手掌,托起了黄椅山火山这颗硕大的“火山明珠”!1994年,黄椅山火山区被列为省级森林公园,2004年正式对外开放。

青椅山火山位于丹东市宽甸满族自治县以西约12千米,地处毛甸子-老古沟早中更新世断裂的东北缘,由多期次岩浆喷溢形成,火山海拔约420米,火山锥体南侧现存一处豁口,火山占地面积约4.5平方千米。火山喷发活动终止于晚更新世,为中心式喷发类型,火山地貌主要为火山锥、火山口和熔岩台地。远望该火山锥体轮廓呈环形圆椅状,又因火山锥大面积生长松树,一年四季青翠,故而得名青椅山。火山岩以玄武岩、玄武质熔岩和玄武质火山碎屑岩为主,其他喷发产物可见火山弹和火山角砾岩。肉眼可以观察到的单矿物主要有橄榄石、辉石和斜长石。

椅子山火山位于丹东市宽甸满族自治县西北部,直线距离约6千米,地处毛甸子-老古沟早中更新世断裂的东北缘,海拔约513米,相对地面高差约113米,火山锥体西侧现存一处豁口。火山锥顶宽约300米,锥底宽约750米,火山口深约63米。火山喷发活动终止于晚更新世,为中心式喷发类型,火山地貌主要为火山锥、火山口和熔岩台地。火山整体轮廓呈近圆形,火山岩以玄武岩、玄武质熔岩和玄武质火山碎屑岩为主,火山喷发形成的玄武质熔岩覆盖面积约0.33平方千米。

熊岳火山位于营口市鲅鱼圈区熊岳镇境内,海拔约23米,是辽东半岛最具代表性的火山之一。火山规模较小,火山锥体较为低矮,呈穹丘状。火山岩以玄武岩和玄武质熔岩为主,火山形成于白垩纪,为中心式和裂隙式喷发类型,火山地貌主要为火山锥、火山口和熔岩台地。火山活动为该地区孕育了丰富的地热与温泉资源,其温泉水温常年保持在83℃-90℃之间,泉水中含有硫化氢(H2S)、氟(F)、氡(Rn)等多种气体成分。熊岳温泉是辽东半岛历史悠久的天然温泉,享有“东北第一泉”的美誉,该温泉开发利用最早可追溯至我国唐朝时期,并在明代《辽东志》中有明确记载。

区域构造应力场反演结果表明,辽宁省黄椅山火山群分布区整体处于南西西-北东东向拉张、北北西-南南东向挤压的构造格局之中。现有的地震与火山监测资料显示,火山群分布区内极少有地震事件发生(资料来源:中国地震局火山研究所、辽宁省地震局、黑龙江省地震局和中国地震台网中心)。地球物理勘探资料显示,火山群分布区底部的地壳厚度约34千米。火山区内发育有多处冷泉,泉水中富含二氧化硅(SiO2)、二氧化碳(CO2)、钙(Ca2+)和锶(Sr2+)等物质;火山所在区域的地热流值接近74.2毫瓦/平方米,高于中国大陆地区的平均值61±15.5毫瓦/平方米,深部地幔热对流传热是其主要热源,断裂构造为其地热上升提供了通道。岩石地球化学研究表明,火山的形成与区域性深大断裂活动、上地幔部分熔融、地幔物质上涌、玄武质岩浆分离结晶等一系列地质过程均有关联。


中国长白山天池大型火山(上左一)、意大利埃特纳大型火山(上右一)、中国钓鱼岛(下左一)和冰岛凯瑞斯大型火山(下右一)(均为原创图件)

与中国长白山大型火山、意大利埃特纳大型火山、中国钓鱼岛和冰岛凯瑞斯大型火山相比,河北省小山火山犹如地幔岩浆的一次“呼吸”,在平原大地之上留下了永恒的印记,而辽宁省宽甸火山群的每一座火山,不仅是地球内部能量释放的瞬间写照,更是探知地球深处的“时光密码”。如果说中国长白山天池火山与黄椅山火山柱状玄武岩书写着地壳深处的磅礴地质史诗,那么中国河北省小山火山碎屑岩层与塞内加尔卢加省枕状玄武岩,则见证了时间的温柔雕刻与亿万年的风化剥蚀!


中国河北省小山火山似层状火山碎屑岩(上左一)、中国辽宁省黄椅山火山柱状玄武岩(上右一)、中国吉林省长白山天池火山柱状玄武岩(下左一)和塞内加尔卢加省枕状玄武岩(下右一)(均为原创图件)

补充科普:

钓鱼(英文名称:Diaoyu Island),又称钓鱼台、钓鱼屿、钓鱼山,行政区划上隶属中国台湾省宜兰县头城镇管辖,岛屿的周边还发育有北小岛、南小岛、黄尾屿、赤尾屿等附属岛屿,总面积约5.69平方千米,这些岛屿全部位于中国大陆架之上。钓鱼岛是中国历史悠久的岛屿之一,盛产山茶、棕榈、仙人掌、海芙蓉等珍贵中药材,栖息着大批海鸟,有“花鸟岛”的美称。另外,钓鱼岛及附属岛屿附近海域蕴藏着丰富的锰、钴、镍、石油、天然气等资源,极具经济价值。我国明朝永乐元年(公元1403年)《顺风相送》一书中称钓鱼岛、赤尾屿分别为“钓鱼屿”、“赤坎屿”。

钓鱼岛最高处海拔约362米,岛内地貌类型属于侵蚀剥蚀低山丘陵,地势北部平坦,东南部陡峭,中央山脉山脊线呈东西走向。钓鱼岛轮廓呈弧形,东西长约3.641千米,南北宽约1.905千米,总面积约3.91平方千米。俯瞰钓鱼岛与台湾岛,它们一小一大,酷似两颗明珠镶嵌在我国东海海域之上。

钓鱼岛形成的地质过程主要包括火山活动、地壳运动、沉积作用和海水侵蚀,这些地质作用也共同塑造了现今钓鱼岛的地貌。中新世时期,钓鱼岛所在区域发生了大规模、频繁性的海底火山活动,海底火山喷溢出的玄武质岩浆在深海底部冷凝成岩,逐渐堆积形成了岛屿的基岩。上新世-更新世期间,随着欧亚板块、菲律宾海板块和太平洋板块的相互作用,钓鱼岛及附属岛屿所在地区又相继发生了强烈地壳变形,包括地壳断裂和隆起地质构造作用过程,致使钓鱼岛所在区域被抬升,形成了钓鱼岛及附属岛屿。随着时间的推移,岛内河流携带的泥沙在岛屿周围沉积,逐渐形成了岛屿的现状。后又经过长期的海水侵蚀作用,最终形成了如今的钓鱼岛及附属岛屿。


中国台湾省钓鱼岛及附近地区的数字高程模型图(图源于GF-2、GF-6和GF-7对地观测影像)

本期科普结束!小伙伴们,我们下期见!

本期参考文献:

[1] 刘嘉麒. 中国火山[M]. 北京: 科学出版社, 1999.

[2] 宋冬梅, 时洪涛, 单新建, 等. 基于热异常信息与BP神经网络的中强地震预测试验[J]. 地震地质, 2015, 72(2): 649-660.

[3] 邵志刚, 马宗晋, 蔡晋安, 等. 全球及中国大陆强震时序活动特征[J]. 地震地质, 2012, 34(4): 551-565.

[4] 李三忠, 赵淑娟, 刘鑫, 等. 洋-陆转换与耦合过程[J]. 中国海洋大学学报: 自然科学版, 2014, 10: 113-133.

[5] 鲁人齐, John, S., 何登发, 等. 深部俯冲板片三维构造重建及其几何学、运动学研究—以汤加-克马德克地区俯冲板片为例[J]. 地球物理学报, 2013, 56(11): 3837-3845.

[6] 徐智涛, 孙立影, 李忠伟, 等. 龙岗火山区早更新世玄武质熔岩成因及其构造意义: 来自Rb-Sr同位素定年, 元素地球化学及Pb同位素证据[J]. 吉林大学学报: 地球科学版, 2023, 53(3): 887-903.

[7] 赵书刚. 钓鱼岛属于中国固有领土的历史铁证[J]. 江苏师范大学学报: 哲学社会科学版, 2001, 41(4): 84-90.

[8] 崔之清. 台湾是中国领土不可分割的一部分[M]. 人民出版社, 2001.

[9] Ma, S.L., Chen, J.Y., Yao, L., et al. Water vaporization promotes coseismic fluid pressurization and buffers temperature rise[J]. Geophysical Research Letters, 2017, 44(5): 2177-2185.

[10] Xu, Z.T., Ye, X.Q., Pan, X.D., et al. Geochemistry of apatites from preshield and postshield basalts and their petrogenetic implications: A case study of the Naitoushan basalt and Heishigou dike in the Changbaishan Tianchi volcano, NE China[J]. Mineralogy and Petrology, 2024, 118: 345-366.

[11] Xu, Z.T., Sun, L.Y., Li, M.M., et al. Apatite geochemical and Nd isotopic insights into trachyte petrogenesis in the Tianchi volcanic area of Changbai mountain, NE China[J]. Acta Geologica Sinica (English Edition), 2023, 97(6): 1671-1682.

本期作者:

徐智涛 中国地震局火山研究所 中国地震局地质研究所 意大利国家地球物理与火山研究所 高级工程师/博士

Alessandra·S 意大利国家地球与物理火山研究所(罗马) 高级研究员/博士

李萌萌 中国地震局火山研究所 中国地震局预测研究所 工程师
Eugenio·N 意大利卡拉布里亚大学 生物、生态与地球科学学院 教授/博士

孙立影 吉林省地震局 吉林长白山火山国家野外科学观测研究站 工程师

Roberto·M 意大利那不勒斯维苏威火山观测站 博士

梁小龙 白云鄂博稀土资源研究与综合利用全国重点实验室 工程师

Sveva·R·M 意大利那不勒斯维苏威火山观测站 博士

徐智恺 中国科学院海洋研究所 深海极端环境与生命过程研究中心 助理研究员/博士后

陈明阳 中国冶金地质总局西北局 中国地质大学(武汉) 工程师

Stefano·C 意大利那不勒斯维苏威火山观测站 高级研究员/博士

赵波 中国地震局地质研究所 副研究员/博士

徐岳仁 中国地震局预测研究所 研究员/博士

张馨文 中国石油集团测井有限公司 工程师/博士

武成智 中国灾害防御协会 吉林省地震局 高级工程师

范熙伟 中国地震局地质研究所 研究员/博士

刘平平 北京大学 研究员/博士后

于红梅 中国地震局地质研究所 副研究员/博士

张玙 中国地质调查局成都地质调查中心 高级工程师

徐杜远 地震动力学与强震预测全国重点实验室 中国地震学会 助理研究员/博士

马玺 地震动力学与强震预测全国重点实验室 副研究员/博士

王君贤 中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室 工程师/博士后

Enikő·K 斯洛伐克科希策技术大学 地球资源所 博士

金震 中国地震局厦门海洋地震研究所 中国地震局工程力学研究所 高级工程师/博士

苗雨 中国黄金集团 长春黄金研究院有限公司 高级工程师/博士

吴子雍 中国黄金集团 长春黄金设计院有限公司 高级工程师

魏占玉 中国地震局地质研究所 副研究员/博士

宋小刚 中国地震局地质研究所 研究员/博士

章鑫 中国科学技术大学 广东省地震局 高级工程师/博士

原永东 广西壮族自治区地震局 中国地震局地质研究所 高级工程师

李姜一 中国地震局地质研究所 副研究员/博士

杨文心 中国地震局地质研究所 助理研究员/博士

郭明瑞 海南省地震局 高级工程师

李海艳 南方科技大学 高级工程师/博士后

赵怡然 大连交通大学 经济管理学院 博士

张勇 中国地质科学院矿产资源研究所 研究员/博士后

侯颉 中国地震局第一监测中心 中国地震局地球物理研究所 工程师/博士

古阿雷 中国地质调查局天津地质调查中心 高级工程/博士

张朋 中国地质调查局沈阳地质调查中心 高级工程师/博士

Fabio·S 意大利那不勒斯火山观测站 高级研究员/博士

声明:本期文中所有图片及文字均为公益科普,不存在任何商业价值。

来源: 中国地震局火山研究所 徐智涛