日本海全新世顯微火山灰地層記錄及其意義揭示

近日，中國科學院廣州地球化學研究所副研究員陳宣諭和中國科學院院士徐義剛，聯合英國倫敦大學皇家霍洛威學院、韓國地質礦產資源研究院和中山大學地球科學與工程學院等研究人員，應用顯微火山灰方法，率先在東亞地區開展了海洋顯微火山灰研究，報道了日本海全新世顯微火山灰地層記錄。相關研究發表于《地球物理學研究雜志：固體地球》。陳宣諭為該論文第一作者和通訊作者。

爆炸性火山噴發是東亞地區重要的自然災害，研究火山噴發歷史和火山灰分布是理解爆炸性噴發的頻率和識別不同火山危險程度的重要途徑。在東亞，日本火山的噴發歷史有較詳盡的研究，但通常基于可見火山灰記錄。此外，區內還有很多活火山，其噴發的可能性仍需進一步探明。顯微火山灰方法能有效地查明地質歷史中較為完整的噴發記錄，但該方法在東亞地區，特別是海洋沉積中僅有極少的應用，阻礙了人們認識區內火山完整的噴發歷史。

針對上述問題，研究人員應用顯微火山灰方法，率先在東亞地區開展了海洋顯微火山灰研究。結果表明，日本海13PT-P4鉆孔記錄到6層全新世火山灰標志地層（過去僅知道1層），它們分別來自中國長白山、日本鬼界（Kikai）和韓國郁陵島（Ulleungdo）的爆炸性噴發。研究結果更新了相關火山灰的區域分布，增加了鉆孔中記錄到的火山灰的數量，使得該記錄成為日本海目前火山灰最多的全新世記錄，幫助實現將海洋記錄與極地冰芯、熱帶湖泊古氣候記錄在時間上精確同步。

研究人員使用顯微火山灰提取技術，首次報道了郁陵島火山U-1噴發的遠源記錄。通過海洋沉積物14C測年和碳庫校正，該研究首次給出U-1火山灰的噴發年齡：3354-3080 cal yr BP (95.4%)。至此，郁陵島火山的全新世噴發歷史被較為完整地限定，目前已知的四次爆炸性噴發（U-4至U-1），分別發生在距今約10.2、8.4、5.6和3.2 千年以前。成分分析顯示，U-1火山玻璃的主量元素與郁陵島其它火山灰的化學成分具有一定的相似性，但前者具備獨特的演化趨勢，暗示其可能具有與先前噴發不一致的巖漿房過程。

該研究還利用火山灰的陸源年齡構建了海洋沉積記錄的年代學模型，展示了利用火山灰年代學幫助解決無有孔蟲的海洋記錄精確定年的難題。另外，通過對比火山灰的海洋/陸地14C年齡，研究限定了西南日本海特定時間段的平均儲庫年齡，為校正海洋樣品TOC 14C年齡提供了依據。研究觀測到的距今1千年時平均儲庫年齡的上升，可能指示該海區在中全新世晚期或晚全新世時發生了強烈的深層海水上涌。

該研究結果在火山學、年代學、古海洋學和古氣候學等方面具有啟示意義。