福建省简称“闽”,地处中国东南沿海,东南隔台湾海峡与我国台湾省相望。唐朝开元二十一年(公元733年),为加强边防武装力量,设立军事长官经略使,从福州和建州各取一字,称为“福建经略军使”,省名由此而来。
福建省是我国海上丝绸之路的重要起点之一,也是郑和下西洋途经的关键区域,孕育了独具特色的八闽文化。在大地构造方面,福建省被政和-大浦深大断裂和南平-宁化构造岩浆带分为闽东、闽西南和闽西北三个部分,全省地势整体呈现出西北高、东南低的特点。
省内拥有武夷山-丹霞奇秀、鼓浪屿-万国风情、土楼-客家智慧、太姥山-海上仙都、三坊七巷-历史根脉、泰宁-水上丹霞、湄洲岛-妈祖圣地等山海人文景观。你知道吗?除了这些广为人知的历史文化与自然瑰宝,福建省还深藏着另一类震撼人心的地质遗产—星罗棋布的火山遗迹,如廖天山火山、大矾山火山、小矾山火山、南碇岛火山、林进屿火山、牛头山火山、天马山火山、香山火山、凤迹火山等多座火山。
福建省小矾山、大矾山、廖天山、牛头山、天马山、香山、林进屿和南碇岛火山的对地观测影像图(图源于GF-2与JL1GP02对地观测影像和国家对地观测科学数据中心)
廖天山火山位于福建省龙岩市境内,地处永安-晋江断裂(最新活动时代为早中更新世)与政和-大浦断裂(最新活动时代为早中更新世)的交汇区域。火山区内包含3个破火山口,其中南部的破火山口名为南山顶(又称南天山),海拔约1753米。廖天山火山区整体呈不规则半椭圆状,占地面积约23平方千米。
火山喷发活动集中于早侏罗世时期,喷发类型以中心式喷发为主,火山地貌主要有破火山口、熔岩隧道、熔岩台地等。火山喷发可划分为两个主要阶段,两阶段的喷出岩层之间呈不整合接触,不整合接触表明两阶段喷发之间存在地层抬升或侵蚀的间隔期;一阶段火山喷发产物主要分布于破火山口边缘,岩性以凝灰质沉积岩和英安质凝灰岩为主;二阶段火山喷发产物构成了廖天山火山的主体,由火山外围向中心依次出露流纹质凝灰岩、流纹岩、凝灰质沉积岩和火山角砾岩。其中,流纹质凝灰岩广泛分布于廖天山破火山口外围及该破火山口南坡。火山口内部及外围发育一系列的环状和放射状断裂,断裂可见花岗斑岩和流纹斑岩脉体。火山喷出岩层围绕破火山口呈环状或半环状展布,产状普遍内倾(内倾是破火山口塌陷后岩层的典型特征),倾角在11-35°之间。
岩石主要造岩矿物为浅色矿物,包括钾长石、石英、斜长石等。科学家们研究认为,廖天山火山区内的火山岩主要源于古元古代地壳基底的部分熔融,并有地幔源物质参与,显示壳幔混合成因,火山喷发过程中存在岩浆混合和分离结晶作用。此外,廖天山破火山口附近的二叠系栖霞组石灰岩地层中,发育着大大小小10余个溶洞,构成华东地区最具代表性的岩溶洞穴群之一。2024年3月廖天山火山及周边地质景观被联合国教科文组织正式列入世界地质公园名录。
秋季的廖天山火山(上左一,图源于网络)、秋季的大矾山火山(上右一,图源于科普中国)、夏季的南碇岛火山(下左一,图源于网络)和夏季的林进屿火山(下右一,图源于网络)
大矾山和小矾山火山均地处福建省漳州市境内,两者相距约9.7千米,其中大矾山火山海拔约1083米。两座火山均位于上杭-云霄断裂(最新活动时代为早中更新世)与长乐-南澳断裂(最新活动时代为早中更新世)的交汇区域,火山喷发明显受北东和北西向断裂控制。
大、小矾山火山形成于晚侏罗世-早白垩世,喷发类型为裂隙-中心式喷发(裂隙式以线状裂隙为通道,中心式以点状火山口为通道),火山地貌主要有破火山口、熔岩台地、火山锥等。火山锥体岩石类型主要为流纹质火山碎屑岩。火山喷发物可见流纹质火山碎屑岩、流纹岩、英安岩、英安质火山碎屑岩、火山角砾岩和火山灰,火山岩中肉眼可见的造岩矿物有钾长石、石英、斜长石等。火山锥体部位的火山岩层产状范围在60-80°,倾向表现为内倾,向外围逐渐变为外倾,倾角在20-40°之间。围绕火山锥体发育有若干环状和放射状断裂,在这些断裂内可见流纹斑岩和英安斑岩脉体。
南碇岛火山地处福建省漳州市境内,位于长乐-南澳断裂东南侧,是一座新生代新近纪形成的火山。它原本是大陆上的火山,因形成后区域地壳沉降,海平面上升而与大陆隔开。现今是距海岸约6.5千米,面积约0.07平方千米,海拔约51.5米的椭球形火山岛。火山喷发类型为中心式喷发,火山岩类型主要为玄武岩和玄武质火山碎屑岩,岩石中肉眼可见的造岩矿物以橄榄石、辉石和斜长石为主。
从香山火山眺望,林进屿火山和南碇岛火山犹如一对姐妹岛,一前一后排列在海上。南碇岛火山由大量的巨型六边形柱状节理玄武岩组成,岩柱直径集中在0.3-0.4米,其数量约140万根,这些柱状玄武岩因区域构造挤压大多朝东北向扭动。海浪千万年侵蚀柱状玄武岩,让“火”的结晶在“水”的雕琢下形成“海上兵马俑”奇观,造就了独特的滨海火山地质地貌。
林进屿火山地处福建省漳州市境内,位于南碇岛火山的西北方向,两者距离约8千米。该火山位于长乐-南澳断裂东南侧,是一座新生代新近纪形成的火山。据当地民间传说,明朝万历年间,漳州学子林震为避开外界干扰来此岛发奋学习,成为漳州历史上第一位状元,后人因此将此岛称为林震屿,现更名为“林进屿”。
该火山喷发类型为中心式喷发,火山喷发物主要为玄武岩和玄武质火山碎屑岩。火山占地面积约0.16平方千米,海拔约72.7米,火山口位于该火山岛的东侧岸边。科学家们根据林进屿火山的喷发物期次判断,该火山至少发生了4次喷发。2005年南碇岛火山和林进屿火山一同被《中国国家地理》评为中国最美十大海岛。
牛头山火山地处福建省漳州市境内,位于长乐-南澳断裂的中段,与天马山火山、林进屿火山和南碇岛火山呈近东西向线性排列。俯瞰这座火山,整体呈椭圆形,长约200米,宽约70米。火山海拔约58.1米,形成时代为新近纪,喷发类型为裂隙式-中心式喷发。
火山地貌主要有火山锥、火山颈、火山口和熔岩台地。火山区岩石类型主要为玄武岩和玄武质火山碎屑岩,在玄武岩中可见橄榄岩包体,岩石中肉眼可见的造岩矿物有橄榄石、辉石、斜长石等。火山口坐落在漳州市龙海区隆教畲族乡白塘村附近,火山口中心具有从西南向东北迁移的特点。
涨潮时,火山口部分被海水淹没,成为孤立于海中的小岛;退潮时,火山口露出海面。在火山口附近有一深槽(凹地),直径约8米,低于周围岩层约3米。火山区内花岗岩构成的侵蚀海岸和玄武岩构成的熔岩地貌共同组成了独特的滨海火山地质景观。
天马山火山位于牛头山火山东北部,距离其约814米。俯瞰该火山,整体呈椭圆形,长约400米,宽约247米。火山海拔约36米,形成时代为新近纪,喷发类型为裂隙式-中心式喷发。火山地貌主要有火山锥、火山颈、火山口和熔岩台地。火山区岩石类型主要为玄武岩和玄武质火山碎屑岩,岩石中肉眼可见的造岩矿物有橄榄石、辉石、斜长石等。
科学家们根据天马山火山岩层的剖面判断,该火山喷发作用至少有四期。2001年3月牛头山火山、天马山火山及周边地质景观被国土资源部批准成为首批国家地质公园(即漳州滨海火山地质公园)。
凤迹火山位于福建省福清市境内,位于长乐-南澳断裂带内(最新活动时代为早中更新世),海拔约729米,火山机构范围直径约25千米。火山锥体主要由英安岩、流纹岩、英安质火山碎屑岩和流纹质火山碎屑岩组成。
火山口所在区域内发育三个连续的圆形水潭,在当地又被称为三门井。火山喷发活动集中于晚侏罗世时期,喷发类型为中心式喷发,火山地貌主要有破火山口、熔岩隧道、火山颈、熔岩台地等。火山口内部及外围发育有一系列的环状和放射状断裂,这些断裂内可见花岗斑岩、流纹斑岩、闪长玢岩等脉体。
凤迹火山区内的地势起伏较大,同时具有丰富的水资源,由此形成了多级、大小不一的瀑布景观。这些瀑布通常发育在火山岩构成的山体中,水流从陡峭的岩壁上飞泻而下,与沿岸的火山地貌相映成趣,构成了独特的“水”与“火”共生景观。火山区周边还建有引水渠系统,在农业灌溉、汛期防洪、工业发电等方面发挥了重要作用。
福建省凤迹火山区瀑布(左一,图源于网络)、黑龙江省镜泊湖火山区瀑布(左二,图源于科普中国)和吉林省长白山天池火山区瀑布(右一,图源于科普中国)
意大利埃特纳大型活火山(上左一)、意大利斯通博利大型活火山(上右一)、中国长白山天池大型活火山(下左一)和意大利维苏威大型活火山(下右一)(图源于科普中国)
与“欧洲屋脊”埃特纳大型活火山、“地中海灯塔”斯通博利大型活火山、“似乎在沉睡”的长白山天池大型活火山和“休眠状态”的维苏威大型活火山相比,中国福建省的每一座火山在大海的潮涨潮落间,用“水”与“火”相遇的方式雕琢出了世界罕见的火山地质奇观,如梦如幻,临海而立!
地球物理勘探资料显示,廖天山火山区底部的地壳厚度约33千米,凤迹火山区底部地壳厚度约32千米,大、小矾山火山区底部地壳厚度约29千米,南碇岛、林进屿、牛头山、天马山和香山火山区底部地壳厚度约27千米;地壳厚度从内陆向沿海呈现出减薄的趋势。
区域构造应力场反演结果表明,以上9座火山所在区域的现代构造应力场以南东东-南东向水平至近水平挤压作用为主要特征。廖天山火山区地热流值接近60(地热流值单位:毫瓦/平方米),凤迹火山区地热流值接近90,大、小矾山火山区地热流值接近100,南碇岛、林进屿、牛头山、天马山和香山火山区地热流值均接近50。凤迹、大矾山和小矾山火山区的地热流值(90、100)高于中国大陆地区的平均值61±15.5,廖天山火山区(60)接近平均值。
廖天山、凤迹、大矾山和小矾山火山区内均发育温泉和冷泉,其中,大矾山和小矾山火山区温泉的最高水温范围在70-80℃,这些泉水中富含硅、二氧化碳、氟、氡等气体,它们是断层活动、地震与火山监测研究的重点内容。现有的大地电磁资料显示,小矾山火山区电磁异常呈北东向展布,火山区北部及其南部为电磁异常集中区域,而大矾山火山区电磁异常呈北西向展布。目前的岩石地球化学研究表明,福建省的火山喷发与区域伸展和挤压构造环境、地幔物质上涌、壳幔混合、上地幔部分熔融和玄武质岩浆分离结晶均有关联。
如果说中国吉林省老虎山火山碱玄岩倾斜层叠,韵律非凡;中国长白山天池火山粗面岩尽显自然与艺术的融合美;意大利埃特纳火山玄武质熔岩层如同大地的琴键般整齐排列;那么中国福建省牛头山火山和南碇岛火山的玄武岩则历经千万年风浪磨砺,犹如大自然精心雕琢的立体画卷!
中国福建省漳州市牛头山火山玄武岩(上左一,图源于网络)、中国吉林省吉林市老虎山火山碱玄岩(上左二,图源于科普中国)、中国福建省漳州市南碇岛火山玄武岩(右一,图源于网络)、意大利卡塔尼亚市埃特纳火山玄武岩(下左一,图源于科普中国)和中国吉林省延边朝鲜族自治州长白山天池火山粗面岩(下左二,图源于科普中国)