中国科学家发现鉴定古老地层火山灰新方法 助力破解地层年代

中新网3月3日电(记者孙子发)记者3日从中国科学院青藏高原研究所获悉，该研究所新生代环境小组对云南古地层的最新研究发现，通过构建“火山岩-火山凝灰岩-沉积岩”对比序列，低温频率磁化率参数可作为捕捉火山灰和帮助破译地层时代的有效指标。

科研小组首次从岩石磁学的角度对3500多万年前云南始新世地层中的火山岩、火山凝灰岩和沉积岩进行了全面系统的对比研究。利用低温频率磁化率参数识别火山灰的方法需要简单的样品预处理和快速测试，这有助于解决“卡颈”地层年代学问题，为青藏高原东南缘构造和古环境演化年代学研究提供技术支持。

这篇重要的研究论文最近发表在专业杂志《地球物理研究：固体地球》上。该论文作者、中国科学院青藏高原研究所研究员阎茂都认为，火山喷发是地球上的主要地质灾害之一，而火山灰是地球地质史上“诊断”古地层绝对年龄的最佳材料之一，地层绝对年龄是破译地球系统演化的关键密码。

火山灰由火山爆发产生的微小碎片颗粒组成。极细的火山灰颗粒可能小于125微米，这与细碎屑沉积物的形态特征相似。因此，现场观测只能识别出少量由大量火山灰固结而成的火山凝灰岩，大部分沉积地层中所含的火山灰肉眼难以直接识别。

如何捕捉古代地层中的火山灰信号？科学家将现场采集的疑似火山灰样本带到实验室，试图通过火山玻璃来识别它们。火山玻璃是火山爆发产生的碎片产物之一，是一种尚未结晶的玻璃状固体颗粒。然而，火山玻璃的提取和鉴定实验耗时长、成本高，不适合广泛推广。然而，火山爆发包含大量磁性矿物，这些矿物通常以间隙物质或包裹体的形式存在于火山灰中，并且不容易被环境破坏，这可能不同于普通的碎屑沉积岩。因此，可以考虑用快速廉价的岩石磁法来鉴别火山灰。

哪种岩石磁性参数对捕捉火山灰最敏感和有效？自2013年以来，严茂渡和他的合作者多次访问云南剑川和曲靖。在云南省曲靖市沾益县，科研小组发现了始新世河流和湖泊沉积地层，其中含有厚达3米的灰色火山凝灰岩。剑川县双河煤矿附近发育的同生湖相沉积地层中也有多层火山岩。经过详细的调查、讨论和取样，研究小组决定通过构建“火山岩-火山凝灰岩-沉积岩”的对比序列，寻找能够识别地层中火山灰的最敏感、最有效的岩石磁性参数。

论文第一作者、中国科学院青藏高原研究所博士生沈表示，该团队从磁性矿物类型、含量和粒度三个方面对岩石磁性参数进行了系统的对比研究，并结合岩相学、地球化学等方法，探索出不同于沉积岩的火山灰最显著的岩石磁性特征。研究发现，在与上述三个方面相关的大量磁性参数中，低温频率磁化率参数表明火山岩和火山凝灰岩含有大量超细磁性矿物，而大多数沉积岩缺乏这一特征。因此，低温频率磁化率参数可以作为捕捉云南火山灰的有效指标。该指标要求的样品预处理简单，测试快速。与火山玻璃鉴别方法相比