中国科学家发现鉴定古老地层火山灰新方法

　　记者3日从中国科学院青藏高原研究所获悉，该所新生代环境团队对云南古老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的有效指标，帮助破解地层年代。

　　科研团队首次全面系统地从岩石磁学角度，对比研究云南距今3500多万年前的始新世地层中的火山岩、火山凝灰岩和沉积岩，使用低温频率磁化率参数鉴定火山灰的方法，所需样品前处理简单、测试快速，可助力解决“卡脖子”的地层年代学问题，为青藏高原东南缘的构造和古环境演化等研究的年代学问题提供技术支撑。

　　这一重要研究成果论文近日已获专业期刊《地球物理研究：固体地球》发表。论文通讯作者、中科院青藏高原所颜茂都研究员表示，火山喷发是地球上的重大地质灾害之一，但火山灰是“诊断”地球地质历史时期古老地层绝对年龄的最佳材料之一，而地层的绝对年龄又是破译地球系统演化的关键密码。

　　火山灰由火山喷发的微小碎屑颗粒组成，颗粒极细的火山灰颗粒可小于125微米，与细颗粒碎屑沉积物形态特征相近。因此，仅有小部分由大量火山灰固结形成的火山凝灰岩可在野外观察中识别出，大部分沉积地层中所含的火山灰难以凭肉眼直接鉴定。

　　如何捕捉古老地层中的火山灰信号？科学家们带着野外采集的疑似火山灰样品走进实验室，试图通过火山玻璃进行识别。火山玻璃是火山喷发出的碎屑产物之一，是迅速冷却尚未结晶的一种玻璃质固体颗粒，但火山玻璃的提取和鉴定实验耗时长且价格昂贵，不适合广泛推广。而火山喷发物质含有大量磁性矿物，它们常以填隙物或包裹体的形式存在于火山灰中，不易被环境破坏，与普通碎屑沉积岩可能存在不同。因此，可以考虑利用快捷便宜的岩石磁学方法去识别火山灰。

　　究竟哪种岩石磁参数捕捉火山灰最灵敏、有效呢？颜茂都及合作者自2013年起多次赴云南剑川和曲靖考察。在云南省曲靖市沾益县，科研团队发现始新世河流与湖泊成因的沉积地层，其中含有厚度多达3米的灰白色厚层火山凝灰岩。在剑川县的双河煤矿附近发育的同期河湖相沉积地层中，也含有多层火山岩。经过详细调研、讨论和采样，科研团队决定通过构建“火山岩—火山凝灰岩—沉积岩”的对比序列，寻找可以识别地层中火山灰的最灵敏和有效的岩石磁学参数。

　　论文第一作者、中科院青藏高原所博士生申苗苗表示，团队对序列三类样品从磁性矿物的种类、含量和粒径三个方面开展系统的岩石磁学参数对比研究，并结合岩相学、地球化学等方法，探究火山灰区别于沉积岩最显著的岩石磁学特征。研究发现，前述三方面相关的大量磁学参数中，低温频率磁化率参数显示火山岩和火山凝灰岩含大量的超细磁性矿物，而大多数沉积岩则缺乏这一特征。因此，低温频率磁化率参数可以作为捕捉云南地区火山灰的有效指标。该指标所需样品前处理简单、测试快速，相比于利用火山玻璃的鉴别方法，可大幅提高实验室识别火山灰效率。

　　科学家表示，低温频率磁化率参数鉴定火山灰这一新方法的研究成果，可为云南乃至其他地区地质历史时期古老地层的火山灰年代学研究提供必要的岩石磁学支撑，对深入认识青藏高原东南缘的构造和印度季风演化等重大科学问题也具有重要意义。