长白山火山活动历经盾、锥、伊格尼母岩三个阶段

长白山火山初始爆发、地壳升起是中新世近2000万年前的事件。长白山区的火山喷发历时2500万年，在如此大的时间跨度内，地壳不断抬升，一次比一次高。至于天池的出现，是近千年的事件，它的历史就更加短暂了！

从卫星照片解译和重力场断裂图中发现，天池火山位于北东—南西和北西—南东两组断裂交汇的地带；在地表地质调查，也发现六道沟—天池—瓮峰山北东向大断裂，和金策—白山镇北西向超岩石圈断裂；还有一条东西向断层。三者在长白山汇合交叉，它们都是切穿硬地壳，深达三四十千米连通上地幔超壳断裂，地壳裂缝张裂足够大，成为岩浆上涌通道。

正常情况下，地壳下方岩层的围压，使岩浆中高压挥发分无法逸出，但是中新世以来，长白山地壳被挤压破裂，压力骤变，原本处于高压熔融状态的岩浆沿着地壳中深裂隙顺势上涌并充填裂缝。当压力足够大时，一方面使地面隆升，一方面奔突到地面。那些炽热熔浆挥发分气体以巨大的能量急剧冲出地表，于是形成火山爆发。

1.山前熔岩台地（距今2500万—1350万年）

中新世早期1350万年前，玄武岩浆从上地幔出发，沿着巨大裂隙不断上涌，拉开长白山火山活动的序幕，铺垫了长白火山最早的底层玄武岩。其范围东起和龙县，西抵抚松县，北到安图县，南达长白县，东南部延伸到朝鲜境内平坦的熔岩穹高原，略呈不规则椭圆形。长轴约140千米，短轴约120千米，呈北东向延伸至图们江流域。坦荡的熔岩穹，平均厚300米，最厚达490—550米。

长白山、望天鹅、土顶子火山初具规模。甑峰山火山口喷出碱性玄武岩响岩。在朝鲜境内还有胞胎山、绿峰、黄峰等火山。

图161　航拍长白火山口湖

到了上新世，地下深处流体状的炽热岩浆，通过三大断裂及其侧翼处的裂缝，以溢流方式喷出，造成熔岩台地期共有六个喷发旋回。喷射每一旋回可持续十几天或者数小时。熔岩流动顺畅，呈放射状向周围漫流，火山灰少、气体易散失。长白山主峰的基底形成了，构成地势明显高于外围最底层的熔岩台地。同期形成的还有：北西方的南岗山脉，长岗岭及影壁山，天池以东高矮不一的火山残丘及长白山北东方扇形基座等。

在玄武岩下层测得年龄为277—212万年，证明上新世形成的。后期又有船底山期和军舰山期距今60万年左右的喷出物，覆盖其上，构成现在天池以北地貌景观。

在奶头山和黄松蒲等地的玄武岩中含有地幔橄榄岩包体，对二辉橄榄岩的温压测试结果表明：玄武岩熔浆来自地下49.5—171.60千米，超过本区莫霍面深度的上地幔。

熔岩台地形成后，长白山火山活动经历了：造盾、造锥、造伊格尼母岩三个阶段。岩性从最初的碱性玄武岩演化至粗面岩和现在的碱流岩（碱性流纹岩）。最后完成这座新生代多成因复合型火山。

2.造盾阶段

长白山造盾阶段，火山喷发时间为上新世—早更新世。

熔岩台地形成后，饱和的岩浆堵塞火山喷发管道，大约停息了三四十万年，天池地下岩流涌动不已，凝聚能量逐渐达到极限。巨大的力量冲破阻力以更加猛烈的力量爆发。此期熔岩流呈带状、面状，向北侧溢流达几十千米，宽几千米，厚几十米。地质上命名为头道组玄武岩，测得喷发年代为2.0—1.2—1.17Ma，证明它是早更新世的产物。玄武岩流中有斜长石大斑晶，故而称之为拉斑玄武岩。

距今164万—75万年，熔岩盾东部都发生过岩墙传导式裂隙喷发，有爆炸性喷发也有宁静式溢出，熔岩流温度大约1050℃，几十条巨龙翻江倒海呈放射状向周围漫流，火舌所到之处，掀起几百米的浓烟。有的岩浆流则直扑西方、南方山下。此期粗面玄武岩命名为白山组玄武岩。

火山喷溢的同时，一方面使长白山区地壳强烈隆起；一方面喷发堆积达9000立方千米的火山岩，构成宽广高原主体，现在北坡海拔1000—1400米、南坡600—1000米的玄武岩是谓造盾玄武岩。

造盾阶段较长，喷发量大，断续29万年。喷发产物比较稳定。更晚些的老房子小山组0.56—0.31Ma的玄武岩，主体分布于天池火山东北方向，还保留着熔岩表壳构造。其流动距离明显小于头道组，熔岩流厚度常常大于50米。

图162　长白山火山锥结构模式

火山盾，构成了天池火山的基座。上图以直角形表示，现在呈同心圆状围绕着火山锥体，构成长白山火山锥体底板，海拔在1000-1400米之间（北厚南薄、北高南低）。

玄武岩盾，坡度4°—10°，分布面积7200平方千米。呈厚层状岩被或岩席漫流堆积在早期熔岩台地之上。先期船底山喷发的火山口已被本期粗面岩深埋在厚层熔岩之下。

3.造锥阶段

从距今65万年的中更新世进入造锥阶段，大体上分为三期。

造盾玄武岩之上破火山口复活，爆发式与中心式溢流交替出现十余次，多频次出现爆炸式喷发、空降堆积凝灰岩碎屑流、溢出大量粗面质熔岩，伴随火山口塌陷，周边岩石形成陡坡陡壁。

每次岩流的淤塞，加上造锥的每一段喷出物质，都使长白火山增高200米以上。长白山火山锥的主体出现了。

距今50—25万年，造锥第二期是白云峰组粗面浮岩形成期，当时从地下深远处，传来低沉的隆隆声，似遥远天边的滚雷，至近处像锣鼓突然捶击的巨响，长白山中脊山顶聚拢的灼热的烟尘撕开凝固的死火山口，带着呼叫声直冲云霄，如同原子弹爆炸时生成的蘑菇云，裹挟着火山弹，翻滚着扩散开来……喷火口喷出熔岩片，玻璃质熔岩、泡状熔岩，粗面熔岩流与火山碎屑岩交互出现，从几厘米到巨大的灼热块体凌空直降叠置成丘。

地质人从长白瀑布经黑风口上至天文峰连续采样，测年证实，构成山体岩石年龄距今为55万—21万年，属于中更新世。

造锥第三段，中、晚更新世25万—10万年更猛烈，阻塞火山口的岩石火山灰和水蒸气以及炽热的熔岩喷向空中，粗面质熔岩流及火山碎屑堆积在火口缘顶部及锥体外坡上。(www.xing528.com)

由于岩浆沿主火山通道上拱，周边地层受力胀裂，能释放压力，地裂缝薄弱地点增多，致天池锥体周围出现成百个小的火舌、火山口。构成火山熔渣堆，散布在熔岩盾和锥体上，著名的有鹅毛顶子、土顶子、马鞍山、赤峰、老房子小山等。

这些数不胜数的小火山，拱卫着长白山，形成长白山地势陡峭的层状火山锥体。造就各式各样的现代地貌。至此你现在看到的，在玄武岩高原台地之上，屹立在熔岩盾高原中央，雄伟而陡立的火山锥体，长白山主峰形成了。据测年和沉积物时代分析：长白山周边晚更新世地壳抬升速率为0.21—0.33毫米/年。

锥体的下部层位南坡北坡存在标高不一样。标高一般在1400—1800米高度。

天池火山造锥阶段不同喷发期次的产物的分布范围是不一样的。北坡几乎出现了整个造锥阶段的喷发产物，而东北坡只出现了第三和第四造锥阶段的喷发产物。

图163　长白山火山结构模式示意图

长白火山锥底部半径20千米左右。构筑了高约1500米的复式火山锥。锥体下部海拔1100—1700米坡度较缓5°—10°，1700米以上变陡为30°，厚度大于644.3米。

这种升高一方面证实地幔源岩浆活动上涌，一方面反映太平洋板块俯冲活动不止，脚下地面在明显地颤动隆升。不要忽略：喜马拉雅山就是从中更新世开始受印度板块挤压迅速隆升为高山。但它的内动力条件和长白山截然不同。

4.火山凝灰岩阶段，天池出现

当长白山主体形成后，全新世初地壳表面相对稳定，进入了火山的间歇期。但是炽热岩浆依然在长白山底下聚积不止，冲击力逐日高升。北西、北东和东西三条断裂持续活动，随着地面封闭，压力减弱，岩浆马上顺着地裂缝老路上升，以天池为中心，气体和水分受岩浆热迅速膨胀，骤然爆发。

距今5000年又是一个高潮期，裹着浅灰色烟雾的岩浆，演绎了四个浓烟滚滚，遮天蔽日的火山活动旋回。火山碎屑岩比例由上阶段10%上升到了30%，形成伊格尼姆岩席状盖层。现在呈席状覆盖在天池火山锥体海拔2200—2600米及玄武岩平台上的灰白色、黄色粗面质浮岩、粗面质火山碎屑堆积，就是本期大喷发的产物，命名为天文峰期，厚达14米。

伊格尼姆岩——系指火山喷发柱塌陷时，自火山口向四周泛滥的火山碎屑流、席状堆积物固结成岩后形成的岩石。

☆千年大喷发——东亚最大的一次火山复活

地史进入近千年，长白山火山底岩浆房得到更多的补充，积蓄更大的压力，导致大喷发，这是全球两千年来最大的火山爆发之一。文献记载是距今1199年；冰芯记载1026年；碳-14记载为969年和1215年。由于取样地点、测量方法不同，各地爆发时间有先后，年代数据出现差异并不奇怪。大喷发发生在近千年是确定无疑的。人文历史时期约略于宋朝。

先是山顶浓烟密度逐步加强，把顶峰周围完全笼罩起来，轰鸣声此起彼伏从地底传来，当声响达到震耳欲聋时地面发生剧烈的颤抖。突然长白山巅的黑云瞬间就变成一团燃烧的火焰，巨大的光痕在天际一闪而过，整个天空都被染红，天空和火云之间出现闪电，紧接着更多的火焰喷射出来。

专家计算过，大喷发强度（VEI=7级），其中一次喷发持续时间为4.5天到14天之间。

喷发云的形状就像意大利松，上升到极高处，于顶端扩散。然后伞状展开，不到2个小时，火山10千米外围就开始降落大块熔岩、火山弹、火山渣，盖复在火山口环状山峰或山脊上。火燎云在重力和风力的作用下向东南方向偏移。长白山在下着火山雨，但是这个雨滴的火焰长度至少有2米，它摧毁了地面上所有的一切。

当压力稍一松懈，火山口的熔岩慢慢冷却，忽然把火山口堵塞住了，可是大量熔岩上升势头不减，长白山地下几十千米的地方，无数的岩浆涌动，争先恐后地沿着岩浆管道攀升，压力迅急增高，来势凶猛，地面震动，终于达到更大的临界点，轰然巨响，火山周围被撕开更大的缺口，山顶被爆开飞裂甚至抹去火山的整个顶部，喷发物体积达120立方千米，巨大的火山灰柱直冲长白山高天，这朵不祥的云以每秒300米的速度喷射到高度达25千米的空中，呈蘑菇样在天空散开。有记载：1000千米外的日本北海道，本期火山灰沉积2—6厘米。

120立方千米体积相当于一座小山、试想，携有强大冲击力的岩浆，需要多大的发射力和初速度？

火山碎屑物形成的高密度熔岩流滚过的地方，所有的绿色林木全部烧成灰烬，火舌尚未到达，山坡就变成了一片黄焦色，湮灭沿途所有的一切。摧毁森林达5000平方千米，山野间的熊及虎豹豺狼等大动物，由于火山灰而瞎眼，而小动物则成批死亡。地上堆着成万只的死鸟，最后从天而降的大火很快便焚烧得它们尸骨无存。地面上，厚厚的火山灰堵塞浅水，使水中的生物，贝类、昆虫、鱼类窒息死亡。空中降落火山喷发碎屑堆积物，把锦江大峡谷、梯子河掩盖了，三道河、槽子河，甚至鸭绿江都盖覆了。暴风骤雨来临，火山泥石流变成重力流向下移动，推波助澜，横扫一切，造成巨大环境灾难，迄今在图们江上游遗迹犹存。

喷发后导致了持续7年左右的“火山冬天效应”。

这就是千年大爆发，相当于图164“长白山火山结构模式示意图”中的最顶层位Q3-4。

这层喷发物在织女峰下八卦庙出露完整，所以命名为八卦庙期。

在火山喷发达到顶点后力竭而衰，最后熔浆在火山通道内逐渐冷凝并堵塞火山通道，火山作用随之停止。

地下岩浆从顶部回落到岩浆池的下面，在过去丰盈饱满时支撑池顶的地方留下一个空间。天池地下失去岩浆支撑，火山锥顶部凹陷处进一步崩破塌陷，在海拔2600米左右的地方保存了一个直径4.5千米，深达800多米的最大漏斗状破火山口。

塌陷火山口内，接受大气降水和地下水两个来源的不断补给。火山口湖周围，超过2500米的山峰有19座，连绵山峦高度均在2300米以上。山顶部几乎全由距今12000年前后喷发的火山灰和淡黄色浮岩所覆没。它们掩蔽了高山中通往长白山天池的地裂缝，丰富的高山降水顺畅地渗透这层火山碎屑岩，汇聚于地裂缝中，以地下水形式补给塌陷的漏斗区。

天池水面海拔高2189.7米。换言之，高于2200米的地下裂隙水，都可能成为补给源。地表水、地下水就是这样使天池集液成湖。

闻名遐迩的长白山，被高峻坚韧的群峰环抱，波光岚影，容20亿吨碧水，面积9.82平方千米，平均水深204米，中心深处达373米的天池，中国最深的湖泊，就这样诞生在吉林东部的高山之巅。成为松花江、鸭绿江和图们江三条大江的源头。

自16世纪以来它又爆发了3次，出现在1597年、1668年和1702年。根据文献描述1668年和1702年是有一定规模的爆发，140千米外降下火山灰2—4厘米。当然，其规模远小于千年大喷发。