濰坊的火山與郯廬斷裂帶

震知卓見 發佈 2023-03-24T05:29:22.170415+00:00

山東濰坊臨朐(qú)有一個朐山公園,那裡有美麗的山水風景。如果仔細逛一下,在山北側的半山腰處您可以發現一處景點,標識牌上寫著:朐山火山口。朐山「火山口」景點恐怕很多人都不會認為面前這一個個灰突突的石柱就是火山口。

山東濰坊臨朐(qú)有一個朐山公園,那裡有美麗的山水風景。如果仔細逛一下,在山北側的半山腰處您可以發現一處景點,標識牌上寫著:朐山火山口。

恐怕很多人都不會認為面前這一個個灰突突的石柱就是火山口。

但是,

朐山真的是一座火山……



朐山海拔160m,總面積31萬平方米,屬地質上的死火山堆,皆玄武岩組成,火山口柱狀節理石到處可見。朐山火山口,是臨朐-昌樂火山盆地中20處火山口之一,系郯廬斷裂帶上新生代第三紀玄武岩火山口,距今約1800萬年。此火山口是火山筒內充填的玄武岩栓,經過200多萬年的長期風化剝蝕,被剝露出地面,岩栓柱狀節理髮育,呈輻射狀,石頭呈深灰色,紅褐色,風化面呈土黃紅色。柱狀節理,有三邊形、四邊形、五邊形、六邊形不等,其中受冷卻速度影響,越靠近火山口中心,邊數越多。朐山火山口對研究當今新生代構造運動、岩漿運動、地質地震學等有重要的科學價值,同時也是觀光旅遊和開展地質科普教育的極佳之處。

從上圖中,我們可以很清晰的看出,岩漿冷卻時,在表面呈現出了較為柔和的曲面,然後龜裂成了多邊形的圖案,猶如龜殼一樣,也像菠蘿外表。其左側及右側剖開部分則能清晰看出每個多邊形下面對應的是柱狀紋理的玄武岩,之所以成為柱狀,是因為岩漿噴出地面受冷及岩漿的結晶分異作用。

上圖左側柱狀玄武岩幾乎垂直向上,右側靠近路面的柱狀玄武岩則向路面一側傾斜,說明這應該是火山口靠近邊部的位置。

上圖清晰展示了岩漿噴發時對周邊岩石的擠壓。

上圖則是相對來說靠進火山口中央的位置,柱狀玄武岩垂直向上,開採下來的碎石則顯示了玄武岩的高密度、高硬度的特性。

微科普:玄武岩

玄武岩是由火山噴發出的岩漿冷卻後凝固而成的一種緻密狀或泡沫狀結構的岩石。它在地質學的岩石分類中,屬於岩漿岩(也叫火成岩)。其岩石結構常具氣孔狀、杏仁狀構造和斑狀結構,有時帶有大的礦物晶體,未風化的玄武岩主要呈黑色和灰色,也有黑褐色、暗紫色和灰綠色的。

玄武岩中的柱狀節理——在玄武岩熔岩流中,垂直冷凝面常發育成規則的六方柱狀節理。六方柱狀節理成因,一般認為,在均一基性的熔岩中存在均勻分布的冷卻中心(呈等邊三角形分布,冷卻中心距離彼此相等),然後,各向中心收縮,形成六方柱狀節理。

玄武岩是生產"鑄石"的好原料。"鑄石"是將玄武岩經過熔化鑄造、結晶處理,退火而成的材料。它比合金鋼堅硬而耐磨,比鉛和橡膠抗腐蝕。玄武岩還在一種鑄鋼先進工藝中,起到"潤滑劑"的作用,可以延長鑄膜壽命。同時,玄武岩還可以抽成玻璃絲,比一般玻璃絲布抗鹼性強,耐高溫性能好。玄武岩是修理公路、鐵路、機場跑道所用石料中最好的材料,具有抗壓性強、壓碎值低、抗腐蝕性強、瀝青粘附性玄武石,玄武石具有耐磨、吃水量少、導電性能差、抗壓性強、壓碎值低、抗腐蝕性強、瀝青粘附性等優點,並被國際認可,是發展鐵路運輸及公路運輸最好的基石。


濰坊轄區內,除了臨朐有火山,昌樂也有火山。

朐山火山口標識牌中提到了臨朐-昌樂火山盆地,因此除了臨朐有火山,昌樂也有。昌樂有個火山國家地質公園,位於昌樂城南22公里的喬官鎮,包括郝家溝、團山子、喬山和荊山4個景區,面積32.6平方千米,也是郯廬斷裂帶上的新生代第三紀玄武岩火山口,也是死火山,那裡火山景觀更加壯觀。當地特產藍寶石就是火山噴發對當地百姓的饋贈。

昌樂火山地質公園的岩石紋理

朐山火山口的標識牌中還提到了該火山位於郯廬斷裂帶上,那您知道郯廬斷裂帶是怎麼回事嗎?火山跟它又有什麼關係呢?

郯廬斷裂帶是我國東部地區規模最大的斷裂帶,全長約3600km,在我國境內綿延約2400km(方仲景等,1986),北起黑龍江肇興,南至湖北廣濟,自北向南跨越的一級地塊有東北亞地塊、華北地塊、華南地塊等。總體呈S型,走向為NNE向,規模巨大,構造活動複雜。

根據地球物理場特徵、構造習性、地震活動性、平面展布特徵等,通常將郯廬斷裂帶分為北、中、南三段。其中北段,即瀋陽—渤海段,又稱營濰斷裂帶;中段,即山東段,又稱沂沭斷裂帶;南段,即蘇皖段。對於郯廬斷裂帶構造演化的動力來源,學界普遍接受其與古、新太平洋板塊的俯衝、後撤及印度板塊的北向碰撞有關(朱光等,2001,2002,2003)。這些多期次的構造活動對郯廬斷裂帶深淺部的結構特徵和構造變形起到了重要作用。

郯廬斷裂帶在新生代時期發生了大規模的火山活動(朱光等,2001;牛漫蘭等,2001b)。郯廬斷裂帶中段(沂沭斷裂帶)火山活動,主要發生在新生代的古近紀、中新世和更新世3個階段,伴隨著斷裂帶的伸展活動而發生。斷裂帶在新生代演化中切割深度不斷加大,火山源區不斷加深‚現今已切穿了整個岩石圈(牛漫蘭等‚2005)。在新生代時期軟流圈上隆的背景下,伴隨著地幔剪切、減壓、地幔交代及部分熔融等深部過程,斷裂帶周邊出現了大規模的玄武岩噴發(萬桂梅等,2009)。臨朐、昌樂火山也是在此背景下噴發。

郯廬斷裂帶山東段(沂沭斷裂帶)除了多火山,還有大地震。沂沭斷裂帶在歷史上的大地震主要有1668 年郯城 8½ 級地震、公元前70年安丘7級地震。此外,2022年5月2日的青州M3.4地震也是發生在郯廬斷裂帶附近。


地球上有兩大火山地震帶

板塊彼此間的相對運動,不僅造就了郯廬斷裂帶,還造就了地球上的兩大火山地震帶,環太平洋火山地震帶和地中海-喜馬拉雅山火山地震帶。環太平洋火山地震帶處在太平洋板塊與亞歐板塊、印度洋板塊、南極洲板塊和美洲板塊的交界處,地殼比較活躍,多火山地震,這也是日本為啥多火山地震了,因為日本處在了環太平洋火山地震帶上。地中海-喜馬拉雅山脈一帶是亞歐板塊和印度洋板塊以及非洲板塊交界地帶,地殼比較活躍,多火山地震。2023年2月6日的土耳其7.8級地震,一天內發生兩次。土耳其為啥地震多?因為土耳其全境位於地中海-喜馬拉雅山火山地震帶的西段。


那板塊的俯衝為啥會產生火山地震帶呢?

上表面處就會形成岩漿(軟流層內部壓力變小而液化),岩漿沿著俯衝擠壓造成的裂隙而向上移動,最終在地殼薄弱處噴發而出形成火山,而俯衝帶則是地震的高發區。所以在板塊交界處會形成火山地震帶。當然,除了俯衝,板塊間的走滑,張裂等形式也會產生火山、地震。臨朐-昌樂火山盆地的形成也是在太平洋板塊西側相對於亞歐板塊的俯衝作用下,郯廬斷裂帶兩側板塊間的相對運動造成的。

關鍵字: