科研进展
广州地化所陈宣谕等-jgr(solid earth): 日本海全新世显微火山灰记录及其意义
爆炸性火山喷发是东亚地区重要的自然灾害，研究火山喷发历史和火山灰分布是理解爆炸性喷发的频率和识别不同火山危险程度的重要途径。在东亚，日本火山的喷发历史有较详尽的研究，但通常基于可见火山灰记录。此外，区内还有很多活火山，其喷发的可能性仍需进一步探明。显微火山灰方法能有效地查明地质历史中更为完整的喷发记录，但该方法在东亚地区，特别是海洋沉积中仅有极少的应用，阻碍了人们认识区内火山完整的喷发历史。
针对上述问题，中科院广州地化所陈宣谕副研究员、徐义刚院士等应用显微火山灰方法，率先在东亚地区开展了海洋显微火山灰研究。结果表明，日本海13pt-p4钻孔记录到6层全新世火山灰标志地层（过去仅识别到1层），它们分别来自中国长白山、日本鬼界(kikai)和韩国郁陵岛(ulleungdo)的爆炸性喷发（图1）。研究结果更新了相关火山灰的区域分布，增加了钻孔中记录到的火山灰的数量，使得该记录成为日本海目前火山灰最多的全新世记录，帮助实现将海洋记录与极地冰芯、热带湖泊古气候记录在时间上精确同步（图2）。
图1 识别到的日本海火山灰与东亚区内主要火山中心喷发产物的成分对比
图2 地图显示利用日本海全新世火山灰能够进行时间同步的古气候记录
使用显微火山灰提取技术，本研究首次报道了郁陵岛火山u-1喷发的远源记录。通过海洋沉积物14c测年和碳库校正，本研究首次给出u-1火山灰的喷发年龄：3354-3080 cal yr bp (95.4%)。至此，郁陵岛火山的全新世喷发历史被完整地限定，目前已知的四次爆炸性喷发（u-4至u-1），分别发生在距今约10.2、8.4、5.6和3.2 千年以前。成分分析显示，u-1火山玻璃的主量元素与郁陵岛其它火山灰的化学成分具有一定的相似性，但前者具备独特的演化趋势，暗示其具有与先前喷发不一致的岩浆房过程。
此外，本研究利用火山灰的陆源年龄构建了海洋沉积记录的年代学模型，展示了利用火山灰年代学帮助解决无有孔虫的海洋记录精确定年的难题。另外，通过对比火山灰的海洋/陆地14c年龄，本研究限定了西南日本海特定时间段的平均储库年龄，为校正海洋样品toc 14c年龄提供了依据。研究观测到的距今1千年时平均储库年龄的上升，可能指示该海区在中全新世晚期或晚全新世时发生了强烈的深层海水上涌。相关研究结果在火山学、年代学、古海洋学和古气候学等方面具有启示意义。
本研究成果近期发表在国际知名期刊journal of geophysical research: solid earth上，论文第一作者和通讯作者为陈宣谕副研究员。除本单位参与人员，共同合作者主要来自英国伦敦大学皇家霍洛威学院、韩国地质矿产资源研究院和中山大学地球科学与工程学院。本研究受到南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）重大专项、中国科学院先导b专项、国家自然科学基金青年基金、中科院广州地化所所长基金等项目的联合资助。
论文信息：chen, x.-y., blockley, s.p.e., fletcher, r., zhang, s., kim, j.-h., park, m.-h., chen, c., yin, j. and xu, y.-g., 2022. holocene tephrostratigraphy in the east sea/japan sea: implications for eruptive history of ulleungdo volcano and potential for hemispheric synchronization of sedimentary archives. journal of geophysical research: solid earth, 127(2): e2021jb023243.
