五大连池老黑山火山弹和喷发柱动力学模拟

现代地质 ›› 2012, Vol. 26 ›› Issue (2): 220-228.

五大连池老黑山火山弹和喷发柱动力学模拟

李永生¹, 刘永顺², 张招崇¹, 聂保锋², 张东阳¹

1中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京100083；2首都师范大学资源环境与旅游学院，北京100048

收稿日期:2012-08-24 修回日期:2012-02-10 出版日期:2012-04-20 发布日期:2018-09-19
通讯作者: 刘永顺，男，副教授，1966年出生，火山学、岩石学专业，主要从事岩石学、火山学、地质流体力学和地质系统的复杂性理论研究。
作者简介:李永生，男，博士研究生，1981年出生，岩石学专业，主要从事岩浆壳幔相互作用和火山学研究。 Email: yongsheng4733@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目（40472039,40872062,40772128）

Simulation on the Dynamic Process of Volcanic Bombs and Plumes of Laoheishan Volcano in Wudalianchi Area

LI Yong-Sheng^-1, LIU Yong-Shun^-2, ZHANG Qiao-Chong^-1, NIE Bao-Feng^-2, ZHANG Dong-Yang^-1

1 State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources,China University of Geosciences, Beijing100083, China;2 College of Resource, Environment and Tourism, Capital Normal University, Beijing100048, China

Received:2012-08-24 Revised:2012-02-10 Online:2012-04-20 Published:2018-09-19

摘要/Abstract

摘要：

火山喷发是一个气体、液体和固体混合物的复杂的流体动力学过程。正确理解这个过程是研究火山喷发的关键因素。Eject和Plumeria软件可以很好地模拟现实火山喷发过程中火山弹和喷发柱的动力学过程。在详细调查五大连池老黑山地区火山弹、火山碎屑物和整理已有数据的基础上，运用Eject和Plumeria软件对老黑山火山的火山弹和喷发柱进行了动力学模拟。结果表明：老黑山火山喷发的火山弹喷射最大高度为530 m，喷射角度45°时喷射水平距离最远为1 000 m，喷发柱最大高度为4.7 km，喷发柱半径为2.3 km。通过对其喷发规模和火山灰构成比例的探讨，认为老黑山火山喷发属于镁铁质火山小型喷发，对环境的影响范围有限。

关键词: 火山弹, 火山喷发柱, 环境效应, 老黑山火山

Abstract:

The volcanic eruption is a complex fluid dynamic process of gas, liquid and solid mixtures. A correct understanding of this process is the key factor to study the volcanic eruption. Eject and Plumeria softwares can be good simulations for dynamic processes of volcanic bombs and plumes during real volcanic eruption. On the basis of detailed investigation of volcanic bombs, volcanic debris and the published data of Laoheishan volcano in Wudalianchi area, this study evaluated dynamic processes of Laoheishan volcanic bombs and plumes using Eject and Plumeria softwares. The results show that the bombs ejected from Laoheishan volcano can reach a maximum height of 530 m and a maximum horizontal distance of 1,000 m when ejection angle is 45°; the maximum height of its volcanic plume is 4.7 km, and the plume head radius is 2.3 km. Through the discussion of the eruption scale and the ratio of volcanic ashes, it can be concluded that Laoheishan volcano is a small mafic eruption, and its effect on the environment is small.

Key words: volcanic bomb, volcanic plume, environmental effect, Laoheishan volcano

李永生, 刘永顺, 张招崇, 聂保锋, 张东阳. 五大连池老黑山火山弹和喷发柱动力学模拟[J]. 现代地质, 2012, 26(2): 220-228.

LI Yong-Sheng, LIU Yong-Shun, ZHANG Qiao-Chong, NIE Bao-Feng, ZHANG Dong-Yang. Simulation on the Dynamic Process of Volcanic Bombs and Plumes of Laoheishan Volcano in Wudalianchi Area[J]. Geoscience, 2012, 26(2): 220-228.

参考文献

［23］吴雪娟.有关五大连池火山爆发历史的满文档案［J］.北方文物，1998(2):90-91.
［24］陈洪洲,任锦章,曲家志.五大连池老黑山、火烧山火山喷发方式的探讨［J］.长春科技大学学报,1998, 28(3): 273-277.
［25］陈洪洲,任锦章,孙文斌,等.五大连池老黑山、火烧山喷发史料的新发现及意义［J］.中国地震,1999,15(3):290-294.
［26］陈洪洲,吴雪娟.五大连池火山1720 —1721年喷发观测记录［J］.地震地质,2003,25(3): 491-500.
［27］胡世玲,王松山,刘嘉麒,等.五大连池新生代玄武岩的K-Ar 年龄和锶、氧同位素特征［J］.岩石学研究,1983（2）:22-29.
［28］张明.黑龙江省老黑山、火烧山石龙岩岩石学特征［J］.地球科学:中国地质大学学报, 1984,24（1）: 87-99.
［29］王承祺, 杜向荣, 刘继贤.科洛—五大连池—二克山火山群［J］. 华东地质学院学报, 1987, 10（2）: 1-262.
［30］邱家骧,廖群安,杜向荣.黑龙江二克山、五大连池、科洛富钾火山岩带的岩石特征及成因分析［J］.岩石矿物学杂志,1988,7(2):92-108.
［31］邱家骧,廖群安,刘蒙华,等.五大连池—科洛—二克山富钾火山岩［M］.武汉:中国地质大学出版社,1991: 204-207.
［32］刘蒙华.白榴霓霞岩包体的岩石学及成因研究［J］.华东地质学院学报,1990, 13(2):41-50.
［33］穆治国,刘驰,黄宝玲,等.黑龙江科洛晚新生代火山岩K-Ar 定年和地球化学［J］.北京大学学报:自然科学版,1992,28(6):733-744.
［34］夏林圻.论五大连池火山岩浆演化［J］.岩石学报,1990,6(1):13-29.
［35］王俊文,解广轰.五大连池钾质火山岩的Sr、Nd、Pb同位素地球化学及岩浆的化学演化［J］.地球化学,1988,17(4): 310-318.
［36］张剑波.东北高钾玄武质岩类源区特征及区域地幔地球化学研究［R］.北京:中国科学院地质研究所,1992: 3-29.
［37］樊祺诚,刘若新,隋建立.五大连池裂谷型富钾火山岩带的岩石学与地球化学［J］.地质论评,1999,45(增刊):358-368.
［38］李齐,陈文寄,李大明,等.五大连池地区火山岩年代学研究［J］.地质论评,1999, 45(增刊):393-399.
［39］曲成柱,崔建伟.新生代科洛火山群富钾玄武岩特征及形成的构造环境与富钾原因的初探［J］.黑龙江地质,1991,2(3):50-57.
［40］金志云,周珣若,杜向荣.五大连池等地钾质碱性玄武岩、幔源包体的微量元素特征及成因信息［J］.现代地质,1987,1(1):93-102.
［41］邱家骧,吴志勤,杜向荣.黑龙江省二克山—五大连池—科洛富钾火山岩中幔源包体的研究［J］.现代地质,1987,1(3):344-356.
［42］巩杰生.小古里河—科洛—五大连池火山带［J］.黑龙江地质,1997,8(4):29-39.
［43］赵文峰.东北大陆裂谷的形成与地震活动［J］.地质论评,1981,23(2): 23-39.
［44］刘嘉麒.论中国东北大裂谷的形成与演化［J］.地质科学,1989,24(3):209-216.
［45］邵济安,张文兰.演化中的裂谷带——五大连池火山岩带［J］.地学前缘,2008,15(6): 241-250.
［46］丁国瑜.我国东北地区的新构造环境与深震火山活动［J］.东北地震研究,1988，4(4):3-9.
［47］陈洪洲,任锦章.论新托尔巴奇克火山对五大连池近代火山研究的借鉴意义［J］.东北地震研究，1997,13(2):56-63.
［48］陈洪洲,杨金山,李天翔,等.五大连池火山崩落堆积物研究［J］.中国地震,2009, 25(1)：81-86.
［49］刘祥.老黑山火山碎屑降落堆积物研究［J］.沉积学报,1997,15(1):71-76.
［50］王福泉,郭克毅.黑龙江五大连池老黑山、火烧山火山机构及岩石特征［J］.地质论评,1982,28(4): 326-334.
［51］刘永顺,张江,彭年,等.五大连池新期火山空降碎屑物的堆积特征及成因分析［R］.北海：全国第4届火山学术研讨会，2005.
［52］张明.老黑山、火烧山火山碎屑特征及其地质意义［J］.矿物岩石,1984,5（3）:46-52.
［53］黑龙江省地质矿产局.黑龙江省区域地质志［M］.北京：地质出版社,1993: 260-346.
［54］张功成,蔡希源,周章保.裂陷盆地分析原理和方法——以松辽盆地为例［M］.北京：石油工业出版社，1997:1-293.
［56］张招崇,李兆鼐,李树才,等.黑龙江镜泊湖地区第四纪玄武岩的Sr、Nd、Pb同位素组成及其地幔源区特征［J］.地质论评,1999,45(增刊):349-357.
［58］徐衍强.五大连池第四纪火山群的喷发类型和喷发型式［J］.黑龙江地质,1997, 8(4): 3-11.
［60］任锦章,陈洪洲.五大连池老黑山火烧山喷发物及形成的物理过程［J］.地震地磁观测与研究,1996,17(6): 54-49.
［61］刘永顺,李家振,孙善平,等.黑龙江省五大连池新期火山喷发的火山弹动力学初探［J］.地质论评,1999,45(增刊): 384-392.
［62］地质博物馆.中国五大连池火山［M］.上海：上海科学技术出版社,1979:1-50.