A erupção Qixiangzhan, Changbaishan - Shijiazhuang Lago dos Cisnes Co.,Ltd

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 22485 (2022) Citar este artigo

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Datação dupla de zircão (ZDD) de lava comendita revela uma idade de erupção de 7,0 ± 0,9 ka para a erupção Qixiangzhan (QXZ), vulcão Changbaishan-Tianchi, China/RPDC. Esta idade é suportada por novos experimentos de sanidina 40Ar/39Ar e um controle de idade anterior de carvão na base do QXZ. A idade revisada suporta correlações com cinzas distais no leste da China e no Japão Central e estabelece uma erupção significativa (estimada no Índice de Explosividade Vulcânica 5+) que pode fornecer um marcador estratigráfico holocênico útil no leste da Ásia. A nova idade indica que a lava QXZ não registra um ca. 17 ka Hilina Pali/Tianchi excursão de campo geomagnético, mas sim uma excursão do Holoceno mais jovem até então não reconhecida em ca. 7–8 ka. A comparação entre a cristalização de zircônio U-Th e ZDD, bem como idades de sanidina 40Ar/39Ar, indica um período prolongado de acumulação do magma QXZ que se estende de ca. 18 ka para a idade de erupção. Isso denota uma erupção que misturou cristais formados anteriormente remobilizados (antecristais) de estágios anteriores de acumulação de magma com cristais formados próximo ao momento da erupção. Com base nesses resultados, uma taxa de recorrência de ca. 7–8 ka para o sistema de magma Changbaishan-Tianchi são encontrados nos últimos dois grandes ciclos de erupção.

As idades precisas das erupções quaternárias são cruciais para o delineamento confiável de histórias vulcânicas e escalas de tempo associadas, com implicações para geodinâmica e perigos vulcânicos, bem como para o desenvolvimento e evolução de sistemas magmáticos. Depósitos tefra generalizados também são marcadores cronoestratigráficos importantes e, portanto, idades de erupção precisas são cruciais para restringir a estratigrafia quaternária. No entanto, está ficando cada vez mais claro que a obtenção de idades diretas robustas e precisas (registradas em material juvenil) para erupções < 100 ka pode ser muito desafiador, comprometendo a cronologia vulcânica precisa neste período crítico. A erupção Qixiangzhan (QXZ) do vulcão Changbaishan-Tianchi (CBS-TC) na fronteira China/República Popular Democrática da Coreia (RPDC) (Fig. 1) exemplifica muitos desses desafios, pois diferentes métodos geocronológicos resultaram em erupções frequentemente conflitantes interpretações de idade1,2,3. O evento QXZ é uma erupção chave no nordeste da China/Japão, pois aparentemente registra uma excursão de campo geomagnético mundial dentro de sua lava e depósitos piroclásticos soldados. Esta excursão foi variadamente correlacionada com o ca. Blake event4 de 120 kyr e, mais recentemente, à excursão Hilina Pali, resultando em um novo evento paleomagnético postulado "Hilina Pali/Tianchi"1. A atribuição adequada da idade de erupção ganhou ainda mais importância devido à recente correlação do QXZ com depósitos de cinzas distais na China (Lago Yuanchi—30 km de distância2) e Japão (Lago Suigetsu—900 km de distância5), conotando uma erupção explosiva de significado regional com o potencial para ajudar a correlacionar o "evento 8.2 ka" do hemisfério norte, uma transição abrupta de resfriamento em ca. BP 8,2 kyr (ref.6). A validação de qualquer uma dessas associações potenciais depende do tempo preciso do QXZ.

Contexto geográfico e detalhes da erupção Qixiangzhan (QXZ) do vulcão Changbaishan-Tianchi. (a) Relevo sombreado do vulcão Changbaishan-Tianchi e arredores mostrando a localização e distribuição do fluxo de lava Qixiangzhan na encosta norte da caldeira Changbaishan-Tianchi. A linha preta contínua é a fronteira internacional entre a China e a RPDC. (b) Imagem de satélite do fluxo de lava Qixiangzhan e mostrando nossos locais de amostra. (c) Contexto regional mais amplo do vulcão Changbaishan-Tianchi, mostrando os locais onde foram localizados correlativos do tefra/cinzas da erupção de Qixiangzhan.

Até o momento, a datação direta de materiais juvenis do QXZ retornou resultados variáveis e a idade promovida mais recentemente de ca. 8.1 ka é baseado em datações indiretas de radiocarbono-14 (14C), estratigrafia e tefrocronologia2,5. Nesta contribuição, abordamos esse desafio usando a aplicação combinada de datação por desequilíbrio (U–Th)/He e 238U/230Th de zircão7, conhecida como datação dupla de zircão (ZDD)8, indicando uma nova idade direta de 7,0 ± 0,9 ka para QXZ. Além disso, conduzimos experimentos de aquecimento incremental de cristal único de sanidina 40Ar/39Ar de alta precisão que produzem idades variando de 7,2 ± 1,3 a 14,3 ± 0,7 ka que suportam essa nova idade jovem. O resultado deste estudo tem implicações importantes para tefrocronologia regional, história do campo geomagnético, degelo como um gatilho de erupção e história magmática do vulcão Changbaishan-Tianchi e datação de erupções vulcânicas quaternárias.

850 μm) sanidine crystals from sample QXZC were chosen for analysis by the single crystal incremental heating (SCIH) 40Ar/39Ar technique. These yield individual crystal plateau ages ranging from 14.3 ± 0.7 to 7.2 ± 1.3 ka. The plateau ages are concordant with their respective normal, inverse, and total fusion ages (Fig. S2; Table S2). All but one of the six coarse sanidine crystals analyses yielded 40Ar/39Ar ages concordant with the ZDD age, with the youngest sanidine 40Ar/39Ar age of 7.2 ± 1.3 ka obtained in our own experiments overlapping with our ZDD eruption age within uncertainty. The ca. 7–20 ka range of sanidine 40Ar/39Ar ages14,17 is within the range of U–Th zircon crystallization age range of ca. 7.7–59 ka that necessarily predate the eruption./p> 5000 shards per gram of sediment) strongly suggests that the QXZ may be dispersed in a wider area than the very limited distribution currently known (Fig. 1)2,5. We follow Sun et al.2 and McLean et al.5 in asserting that this tephra layer potentially offers an important early Holocene marker horizon around East Asia and may help constrain the extent of important paleoenvironmental events like the "8.2 ka event"./p> 850 μm), washing, ultrasonic bathing and the use of magnetic separations using a FrantzTM model LB-1 magnetic separator. Mineral separates were cleaned by rinsing each sample with cold water, then washing in an ultrasonic cleaner for 15 min using triple distilled water (Milli-Q Water) then dried in a drying oven at 55 °C. Special care was taken to remove any alteration material from the groundmass using an intensive acid leaching procedure using a combination of HCl and HNO3 at different acid strengths and dried in a drying oven at 55°C57. The sanidine and anorthoclase concentrates were further treated with a 15% solution of HF for 7 min to remove adhering glass. The mineral concentrates were put through a solution of Lithium Heteropolytungstate (LST) using a density of 2.582 to float the anorthoclase and sink any possible plagioclase or anorthoclase with heavy inclusions. Samples were then washed with Milli-Q water and tried at 55 °C. Once the samples were dried, they were re-sieved between 250 μm to remove finer fractions produced from the ultrasonic cleaning. Final separates were obtained using a binocular microscope to obtain purities of > 99.9%./p>

2.3.CO;2" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1130%2F0091-7613%281997%29025%3C0483%3AHCIAPW%3E2.3.CO%3B2" aria-label="Article reference 6" data-doi="10.1130/0091-7613(1997)0252.3.CO;2"Article ADS Google Scholar /p>

2.0.CO;2" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1130%2F0091-7613%282001%29029%3C0275%3AMIHEAI%3E2.0.CO%3B2" aria-label="Article reference 32" data-doi="10.1130/0091-7613(2001)0292.0.CO;2"Article ADS Google Scholar /p>