新西兰奥克兰奥内波托湖(Onepoto maar)的新年代模型,该模型基于对湖底沉积物序列火山灰年代学数据的重新分析建立

《Quaternary Geochronology》:New age model for Onepoto maar, Auckland, New Zealand, based on a revised tephrochronology of the lake sediment sequence

【字体: 时间:2025年09月30日 来源:Quaternary Geochronology 2.5

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  火山碎屑年代学修订奥克兰火山场Onepoto Maar湖泊沉积序列,整合μ-XRF与磁 susceptibility扫描及电子显微镜分析,建立Bayesian年龄-深度模型。新模型将年龄框架扩展至末次间冰期前,关键层位通过Rotoehu等火山灰层与Orakei Maar记录关联,填补了45ka前沉积速率插值的空白,显著提升区域古气候研究及火山风险评估精度。

  ### 新西兰奥克兰火山场的火山灰年代模型:奥佩托湖沉积物研究的新进展

新西兰北岛因其丰富的火山活动而闻名,其中奥克兰火山场(Auckland Volcanic Field, AVF)尤其具有研究价值。该火山场拥有众多火山中心,这些火山在晚第四纪多次喷发,产生了广泛分布的火山灰层。由于火山喷发通常在地质时间尺度上被视为瞬间事件,这些火山灰层可以作为“同位时”标志,用于在特定条件下建立时间序列。奥佩托湖(Onepoto Maar)的沉积物中保存了多个火山灰层,它们不仅有助于研究区域古气候和古环境的变化,还能提供火山活动的详细时间信息。

在研究中,科学家们对奥佩托湖的沉积物进行了深入分析,使用了14层流纹岩(rhyolitic)、7层玄武岩(basaltic)和2层安山岩(andesitic)火山灰层作为时间标记。这些火山灰层与有机质和花粉的放射性碳年代数据相结合,建立了新的沉积物深度与年代模型。这种方法的改进,特别是在45千年前(ka)之前的沉积物层,使得时间控制更加精确。通过与最近修订的奥拉基湖(ōrākei maar)火山灰序列的对比,新模型的可靠性得到了显著提升。

奥佩托湖的沉积物序列最初由Shane和Hoverd在2002年建立,后来被Molloy等人扩展到其他AVF湖泊沉积物记录。在后续研究中,通过痕量元素和痕量元素比值的改进,研究人员成功地将奥佩托湖的火山灰层与5个其他AVF湖泊沉积物记录进行了对比。这种对比不仅揭示了火山灰层的来源,还提供了更准确的时间框架。此外,Hopkins等人在2017年提出了两个可能的火山灰来源中心(Albert Park和Tank Farm),这些中心与AVF中的火山灰层有关。

为了进一步提高模型的准确性,研究团队结合了多种方法,包括贝叶斯统计、火山灰层的地质年代匹配等。这些方法有助于加强火山灰层之间的关联,从而改进年代转移的准确性。特别是对于45 ka之前的火山灰层,由于之前的年代估算主要依赖于沉积速率的插值,因此新的方法能够提供更可靠的年代信息。通过使用最新的Rotoehu火山灰年代数据,研究团队能够更准确地确定火山灰层的年代,为建立更全面的年代模型提供了支持。

奥佩托湖的沉积物记录提供了丰富的火山灰层,这些火山灰层不仅来自AVF,还来自更远的火山中心,如Egmont火山中心(EgVC)、Tongariro火山中心(TgVC)以及Taupo火山带(TVZ)内的其他火山中心。这些火山灰层的化学成分和地质特征为研究提供了重要的线索。例如,某些火山灰层的二氧化硅(SiO?)含量较高,而另一些则表现出不同的微量元素特征,这有助于区分不同的火山来源。

研究团队在2018年进行了新的钻探,采集了覆盖大部分湖泊沉积物序列的样本,从而建立了更完整的火山灰层记录。通过对2011年和2018年钻探样本的对比分析,研究人员能够更准确地确定火山灰层的年代,并将其整合到新的模型中。此外,通过微X射线荧光(μ-XRF)和磁化率(magnetic susceptibility)的分析,研究人员能够识别出火山灰层的分布特征,并将其与已知的火山灰层进行比对。

在分析过程中,研究人员还考虑了火山灰层的来源问题。由于某些火山灰层的化学成分相似,因此需要依赖微量元素和微量元素比值来区分不同的火山来源。这种方法不仅提高了火山灰层识别的准确性,还增强了不同地质记录之间的关联性。例如,通过μ-XRF和磁化率数据的对比,研究人员能够将奥佩托湖的火山灰层与奥拉基湖的火山灰层进行匹配,从而建立更可靠的年代模型。

研究团队还对火山灰层的沉积速率进行了分析,发现其在不同深度区间存在变化。这种变化可能受到环境因素的影响,如沉积速率的变化、沉积物压实等。通过结合多种数据,如放射性碳年代、火山灰层的化学成分和地质特征,研究人员能够更精确地确定火山灰层的年代,并将其整合到整个奥克兰火山场的年代模型中。

新的年代模型不仅提高了奥佩托湖沉积物序列的时间控制,还为研究新西兰北岛的古气候和古环境提供了更可靠的基础。通过与奥拉基湖的火山灰序列进行对比,研究人员能够更准确地确定火山灰层的年代,并将其应用于更广泛的区域研究。此外,该模型还为火山灾害评估提供了重要的参考,帮助科学家更好地理解过去火山活动的频率和规模。

在研究中,研究人员还发现了多个新的火山灰层,这些火山灰层的化学成分和地质特征与已知的火山灰层不同,可能代表了新的火山活动。例如,某些火山灰层的二氧化硅含量较低,而另一些则表现出较高的钾(K?O)含量。这些发现不仅丰富了对奥克兰火山场火山活动的认识,还为理解区域火山活动的历史提供了新的视角。

通过新的年代模型,研究人员能够更准确地确定奥佩托湖沉积物序列中火山灰层的年代,从而为古气候研究提供了更可靠的时间框架。这一研究不仅对奥克兰火山场的火山活动进行了详细分析,还对整个新西兰北岛的火山历史提供了新的见解。未来的研究可以进一步利用这些数据,探索更广泛的古环境和古气候演变过程。
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