全新世中晚期（约5000至3000年前）龙基马伊火山的爆发：地层学、火山灰分布及爆发前的环境条件

《Journal of Volcanology and Geothermal Research》：Middle–to–late Holocene explosive eruptions of Lonquimay volcano (Southern Andes of Chile): Stratigraphy, tephra dispersal, and pre-eruptive conditions

分析智利南安第斯火山带Lonquimay-Tolguaca火山复合体中晚Holocene时期17个tephra单位层序，确定Strombolian至Sub-Plinian喷发模式，VEI 3，百年内喷发概率27-61%，为社区风险评估提供依据。

　　本研究聚焦于智利安第斯山脉南部火山带（SVZ）中的Lonquimay-Tolguaca火山复合体（LTVC），旨在解析其自中晚全新世以来的喷发历史。这一火山系统位于40°S附近，其最近一次喷发发生在1988年至1990年间，对周边的农村社区产生了深远影响。然而，通过研究其全新世火山灰记录，已确认Lonquimay火山在历史上至少经历了22次爆炸性喷发。研究的重点是Malalcahuello社区，该社区距离LTVC约11公里的东偏东南方向，居民对火山的喷发历史充满关注。通过多尺度的火山灰沉积物研究，我们可以更好地理解喷发场景、岩浆演化过程、喷发源以及潜在的火山灾害，从而为制定有效的风险缓解策略提供科学依据。

在研究过程中，我们主要关注了距离火山复合体2至15公里范围内的近到中距离火山灰沉积序列。这些沉积物由灰白的火山灰层和黑褐的火山渣层交替形成，表现出明显的层序特征。通过对火山灰颗粒的分析，我们可以识别出不同的喷发风格，例如斯托姆博利安（Strombolian）到次普林尼安（Sub-Plinian）喷发模式。此外，基于火山灰厚度的体积估算表明，某些喷发事件的规模可达10^7立方米，这与火山爆发指数（VEI）为3的喷发类型相符。研究表明，此类喷发在未来100年内的发生概率在27%至61%之间，这对周边社区的风险评估具有重要意义。

火山灰沉积物的来源可以追溯到约2至7.5千巴（kbar）的岩浆储存区，这些岩浆主要分为基性（玄武岩和玄武岩安山岩，温度在1050至1100摄氏度之间）和硅质（安山岩和流纹岩，温度在890至940摄氏度之间）类型。岩浆的演化过程主要受到结晶分异作用的控制，偶尔也伴随着岩浆混合事件。通过不同尺度的研究，我们可以更全面地了解火山活动的历史，包括爆炸性喷发的频率，这对于预测未来的喷发场景至关重要。此外，火山灰沉积物的分析还能揭示喷发源的特征，为社区提供关于火山灾害的预警信息。

在SVZ（33至46°S）中，Lonquimay-Tolguaca火山复合体位于该火山带的中央段，这一段由Hickey-Vargas等人（2016）基于地球化学和地质结构特征进行界定。SVZ是一个因纳斯卡板块俯冲至南美板块下方而形成的火山弧，相比智利其他火山活动区域，这里具有更多的历史火山活动记录。在过去的几十年中，SVZ也见证了多次影响深远的火山喷发，这些喷发事件对区域内的自然和人文环境造成了显著影响。

Lonquimay-Tolguaca火山复合体主要由两座火山建筑和多个小型喷发中心组成，这些喷发中心沿着东北至东东北方向的断裂带排列。Moreno等人（2023）认为Lonquimay和Tolguaca火山建筑属于同一火山复合体，因为它们在晚更新世时期同步喷发，形成了相互夹杂的火山岩层序列。Tolguaca火山建筑是该复合体中较古老的建筑，其形成年代约为661±11至约11.7千年前，主要由玄武岩至流纹岩的熔岩流和火山碎屑沉积物构成。Pemehue火山位于Tolguaca火山建筑的西北侧，是一个小型的多成因喷发中心，其岩浆成分从玄武岩安山岩到安山岩，形成于约20万年前，并在约11.7千年前最后一次喷发。

Lonquimay火山建筑是该复合体中较年轻的建筑，相较于SVZ中的其他火山，其规模较小，最高海拔约为2865米。在火山建筑的顶部，存在一个长约700米、方向为西南至东北的椭圆形火山口。Lonquimay火山的演化可以分为五个阶段或单元（I-V）：基单元I对应于晚更新世时期的玄武岩安山岩熔岩流，而单元II-IV则由玄武岩安山岩至富含硅的安山岩熔岩流和火山灰组成，这些喷发活动可能与火山口和西北侧喷发裂缝有关。单元V主要由玄武岩安山岩熔岩流构成，这些熔岩流来自火山口和侧裂隙。

除了Lonquimay火山建筑外，全新世至历史时期的喷发活动（1853、1887-1889、1936、1940以及1988-1990年；Naranjo等人，1991）还来源于多个喷发中心、裂隙、火山灰锥和熔岩穹。这些喷发活动沿着一个长约10公里、方向为北偏东55°的结构分布。这一火山系统被命名为“Conos Monogenéticos Cautín”，包括六个历史上活跃的喷发中心，其喷发产物从安山岩到流纹岩不等。最年轻的喷发中心是Navidad火山灰锥及其块状熔岩流，形成于1988年至1990年之间。1988年12月25日的喷发形成了一个位于裂隙上的火山灰锥，该裂隙在1887至1889年期间活跃。Navidad喷发持续了13个月，对牲畜（约10,000头牛死亡）和人类（健康影响）造成了广泛影响，同时伴随火山灰沉积和高浓度氟的出现。

在LTVC区域的早期火山岩层研究中，Polanco（1998）和Polanco（2010）主要在自然暴露的岩层和道路切口（距离Lonquimay火山约20公里的东侧）进行，他们识别了至少19层玄武岩至安山岩（二氧化硅含量为49至59%）的火山岩层，这些沉积物被解释为火山灰降落和火山碎屑流沉积。随后，Gilbert等人（2014）对这些沉积物进行了新的地层评估，将其分为下、中和上Lonquimay火山灰序列（LLS、MLS和ULS）。下Lonquimay火山灰序列（7.6至11.8千年前）主要由基性水火成火山灰组成。中Lonquimay火山灰序列（5.9至7.2千年前）包含基性和中间型火山灰，后者可能由岩浆混合事件引发，如Polanco（1998）和Polanco（2010）以及Poblete等人（2025）所支持的那样。在这一序列中，Moreno等人（2023）识别出一个广泛分布的火山碎屑流沉积（6.3至5.9千年前），由火山灰、火山弹和直径达40厘米的火山岩组成。这些沉积物出现在Lolco山谷和Malalcahuello村西侧，厚度分别达到10米和5米。上Lonquimay火山灰序列（5.9千年前）则主要由酸性火山灰组成，仅包含少量基性碎屑和基性火山渣。

目前，只有少数研究尝试量化喷发源参数（如喷发柱高度和喷发体积），这些研究集中在中晚全新世火山灰序列的过渡阶段（Polanco，1998；Poblete等人，2025）。这些研究指出，Lonquimay火山喷发产物属于中钾、高铁、钙碱性系列，涵盖了从玄武岩到流纹岩的多种类型（二氧化硅含量为49至65%；Moreno和Gardeweg，1989；Zellmer等人，2014）。这些产物相较于其他SVZ火山，表现出更高的FeO和Na2O含量，以及更低的MgO含量。主要和微量元素，以及同位素比值（如Rb/Cs、Cs/La、La/Sm、Nb/Zr和La/Yb）表明，其岩浆是由部分熔融的被流体和/或俯冲板片脱水产生的熔融物所形成，可能伴随着较少的地壳同化作用，但存在显著的结晶分异和一些岩浆混合事件。

在实地调查和采样方面，2021年至2025年的研究活动包括了17个新的详细剖面描述，这些剖面被补充以26个控制点进行火山灰观察，这些控制点位于海拔775至1950米之间，距离火山口3至15公里的东偏东南方向。所有采样点均受到最小或无再搬运的影响。采样点分布在Lonquimay火山的南侧，沿着国际181公路的新道路切口，以及东侧的R-785和R-89公路。我们利用已有的放射性碳测年数据（