1. 基本概况

吉林龙岗火山群是中国境内最为典型的单成因火山区之一（魏海泉等，1999），位于长白山天池火山西120km处，龙岗山脉中段，具体分布主要在龙岗山脉以东到头道松花江之间的盆地内，西起辉南县三道河畔，东达靖宇县头道松花江边，北至靖宇县景山镇，南抵浑江市三岔子乡，由于新近纪以来有多次熔岩喷发，构成大片熔岩台地，分布面积约有1500多km2，尤其第四纪以来该火山群火山活动频繁，形成了独具特色的火山地貌，100多座火山口如雨后春笋屹立于龙岗山脉中，其中龙湾火山口湖群宛如珍珠一样镶嵌其中（图1）。

图1 龙岗火山群无人机拍摄龙岗火山群照片

龙岗火山区从新近纪开始活动，一直延续到全新世。第四纪火山活动频繁，具有多旋回、多期次和多阶段喷发特点，是中国近代主要火山活动区之一。

2. 构造背景

东北地区火山活动最强烈的时期始自渐新世，且有中新世、上新世、更新世三个高潮期，这与构造运动紧密相联。龙岗火山群中的火山总体沿NWW或近东西向分布，这一方向恰恰是在近东西向最大水平挤压应力作用下，产生张性断裂的方位。实际上，龙岗火山群中的火山主要位于北东向和北西向断裂的交汇部位。北东向和北西向断裂可能为与东西向挤压有关的共扼扭性断裂（图2a）。

龙岗火山群夹在敦化－密山断裂带和鸭绿江－图们江断裂带之间。这里有火山近100多座，火山岩分布面积1500多km2 ,沿北西西—近东西向分布。区内断裂发育，主要有北东向、北西向和近东西向三组，构成较规则的网状断裂格局，控制着新生代火山口的分布（图2b）。

图2 a)东北新生代火山岩、构造以及龙岗火山群位置图； b)龙岗火山群火山构造关系图

3. 喷发历史

火山喷发期次就是火山活动历史的研究，龙岗地区第四纪火山活动活跃，喷发频繁，了解本区火山喷发期次，对未来龙岗地区火山预警提供判断依据。龙岗火山期次划分比较多。前人在龙岗地区火山活动期次划分上有不同标准，因而有不同的划分结果。部分研究者主要以测年数据为基准，对龙岗地区火山喷发期次进行划分（表1）；一部分研究者根据火山地层叠置关系以及测年结果，对龙岗地区火山活动期次进行划分（表1）。

表1 前人龙岗新生代火山喷发期次对比表

4.1金龙顶子火山

金龙顶子火山位于吉林省辉南县金川镇境内，是龙岗火山群中最为年轻的火山，也是龙岗火山群全新世喷发规模最大的火山（图3）。大多数研究者认为在1500~1700年前，金龙顶子火山发生了亚普尼林式喷发，形成了分布广泛的四海火山碎屑席（刘祥和张成梁，1997；魏海泉等，1999；刘若新，2000；樊祺诚等，2002）。金龙顶子火山锥体由早期降落火山渣锥、金龙顶子晚期降落火山渣锥及金龙顶子末期溅落锥共同组成，其整体形态呈椅子型，在西南方向有一个缺口，为熔岩流溢出破坏形成。刘嘉麒等（2009）测得该套熔岩流中熔岩树的年龄为1965±30 a BP和2285±60a BP。

图3 金龙顶子火山地质简图

4.2龙泉龙湾火山

龙泉龙湾火山位于吉林靖宇县龙泉镇南1公里处，是一座较为典型的凝灰环（徐德斌，2005）。龙泉龙湾低平火山口主要有东西两个火口组成，整体形态上呈一个葫芦状（图4），西火口湖面最大直径为900 m，东火口湖面最大直径为280m，水面高程617.6m，最大水深91m，四面湖沿最大高程为693.6m。龙泉龙湾火口沿保存基本完好，西侧、东北侧和东南侧火口沿环围绕西火口展布，东侧火口沿海拔高度明显要比其它方向火口沿要高，为东西两火口基浪堆积物部分叠加的结果。从地貌上看，龙泉龙湾火山西侧火口先喷发，东侧火口后期喷发。

图4 龙泉龙湾火口地质图

5.地球化学特征

前人地球化学分析样品主要来源于金龙顶子火山和大椅子山火山等（樊祺诚等，1999；隋建立，1999；于福生等，2003；Liu etal.,2009）。全岩分析结果显示大部分样品岩性为粗面玄武岩（图5）。

图5火山岩TAS分类图解(引自樊祺诚等,1999)

金龙顶子火山岩的样品有着极为相似的REE 和不相容元素分布模式(图6) 和微弱的Eu异常,但不具有天池火山和望天鹅火山造盾玄武质岩石的Sr、Ba 正异常, 这反映了它们直接来自地幔源区,岩浆上升过程也极少演化。

图6a)金龙顶子火山岩稀土元素球粒陨石标准化分布图;b)不相容元素分布图 (引自樊祺诚等,1999)

6. 金龙顶子火山灾害

金龙顶子火山最后一次爆发发生于1600-2200年前, 所以金龙顶子火山为休眠活火山, 今后完全有再次爆发的可能（刘祥，1997）。根据金龙顶子历史上的喷发的情况，主要火山灾害由火山喷发溅落堆积物、空降堆积物和熔岩流等。

6.1火山溅落堆积物灾害

根据野外地质调查，从火口向外约2km范围内，堆积厚度大于5m，主要是溅落堆积物，具体包括火山弹、熔岩饼、围岩碎块以及粗粒级火山渣。该区堆积物为弹道喷射，撞击能量大，受风力影响小，温度高，堆积厚度大，是高危险区。

6.2火山空降堆积物灾害

若从火山空降火山渣对住宅等建筑物以及农作物的重压等角度考虑，房顶受力超过700kg/m2时，几乎所有类型房屋都会压垮；200~700 kg/m2时，部分屋顶会垮塌；10~200 kg/m2时，对农作物会产生破坏性影响（Mastrolorenzo et.al, 2008；于红梅等，2013）。

金龙顶子火山渣能浮在水上，密度一般小于1g/cm3。通过换算，把压强转化为火山渣堆积物厚度：厚度大于0.7m，几乎所有类型房屋会压垮；厚度在0.2~0.7m之间，部分屋顶会垮塌；度在0.01~0.2m之间，对农作物会产生破坏性影响。

如果金龙顶子再次发生火山爆发，可能的规模大致和上次相近，考虑现今盛行的季风（西偏北风），火山碎屑降落堆积物的分布仍是一个长轴呈北西西向展布的椭圆形。

自火口向外2km~9km为空降堆积物灾害的高度危险区，该区域是火山碎屑物主要降落区，降落火山碎屑厚度大于0.7m，几乎所有建筑物都会遭到破坏。

9~14km为中等危险区，降落堆积物以细粒火山渣、火山灰为主，厚度在0.2~0.7 m 之间，部分建筑会垮塌。

14~18km为低危险区，堆积厚度在0.01~0.2m之间，对建筑物的影响则小，对农作物会造成严重损害。

18km以外，火山灰厚度小于0.01m，主要是火山灰尘及有害气体危害。

6.3熔岩流灾害

龙岗地区火山岩岩性主要为玄武岩（Liu JQ et al.，2009），1200°玄武质岩浆的粘度在1000~10000 P.s之间（Lockwood &Hazlett，2010），设置熔岩流从金龙顶子火山海拔950m处向四周溢流，总共溢出体积为0.59 Km3。通过Volcflow模拟的结果显示：熔岩流主要分为南北两部分，向北流动的熔岩流被三角龙湾火山挡住分成两股，一股向西到金川镇，规模较大，另一股向东，沿着山脚流动，规模较小；向南流动的熔岩流在参场也分为两股，大部分向西流向吴家蹚子村，少量向东流；还有少量熔岩流向西被大龙湾东南部高地阻挡。从地形上看，熔岩流所在区域均为地势低洼区域。

图6 金龙顶子火山熔岩流Volcflow模拟结果图

6.4金龙顶子火山灾害区划

距离金龙顶子火山3.4km处的辉南县金川镇，总人口约1.3万人。龙岗地区是国家森林公园，夏季旅游人数较多，金川镇又在兴建滑雪场。火山喷发必定会给附近人民群众造成灾害及损失。因此很有必要建立金龙顶子火山灾害区划图。

根据对金龙顶子火山机构的解析，金龙顶子火山活动具有多期性特征，历史火山灾害类型主要为火山溅落灾害、空降火山渣灾害和熔岩流灾害等。在限定金龙顶子火山未来再次喷发类型和规模与上次相当的条件下，初步建立了金龙顶子火山灾害区划图（图7）。火山溅落灾害局限于火口2km范围内；空降火山渣受风影响较大，距火口2~9km为高危险区，9~14km为中危险区，14~18km为低危险区；熔岩流灾害受地形影响大，金龙顶子周围低洼地带、金川镇到蛤蟆塘一带，吴家蹚子山前低洼地带均是高危险区，以往熔岩流流动区域为中危险区，后河农场以西为低危险区。在未来可能的火山喷发前，金龙顶子火山灾害区划可以给相关部门提供初步参考，做出相应的预防计划。

图7 金龙顶子火山灾害区划图

龙岗火山区常见的火山碎屑涌浪在金龙顶子历史火山灾害没有发现，但是不能保证以后的喷发不会有；次生的火山灾害没有涉及，比如大龙湾的湖水，如果金龙顶子火山喷发导致湖水的倾泻，会产生什么破坏性影响，都是未知的。这些需要科研工作者进一步研究，完善整个地区的灾害区划图，建立火山喷发应急机制。