中國東北地區(qū)五大連池尾山火山下方基于三維電阻率成像給出的巖漿囊分布 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)供圖

記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校地球和空間科學(xué)學(xué)院、地震與地球內(nèi)部物理實(shí)驗(yàn)室張海江教授研究組和中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心合作，利用大地電磁成像，首次獲得了五大連池火山區(qū)尾山火山下方20公里深的三維高分辨率電阻率結(jié)構(gòu)，并精細(xì)刻畫了尾山火山的地殼巖漿系統(tǒng)分布形態(tài)，估算了巖漿囊的部分熔融程度。該研究成果在線發(fā)表于國際地學(xué)領(lǐng)域知名期刊《地質(zhì)學(xué)》上。該成果對于我國東北地區(qū)的火山研究具有重要的推動作用。

東北地區(qū)是我國新生代火山最多的地區(qū)，包括著名的長白山火山區(qū)和五大連池火山區(qū)。五大連池火山區(qū)包括14座火山，最近的火山噴發(fā)發(fā)生于1719—1721年。

研究人員利用密集布設(shè)在尾山火山錐周圍的大地電磁臺站，通過大地電磁成像獲得了火山下方深達(dá)20公里的高分辨率三維電阻率結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)在火山錐下方大約三四公里以下，存在非常明顯的低電阻率異常。根據(jù)低電阻率異常的分布，研究人員進(jìn)一步刻畫了火山下方的巖漿囊空間分布。發(fā)現(xiàn)在上地殼和中地殼，各存在一個(gè)巖漿囊，二者之間通過一些細(xì)的垂直通道相連接，即中地殼的巖漿囊通過這些通道給上地殼的巖漿囊輸送巖漿。新的三維電阻率模型很好地支持了跨地殼巖漿系統(tǒng)模型。

同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合噪聲成像得到的速度模型和大地電磁成像得到的電阻率模型，估算了中上地殼巖漿囊中的巖漿部分熔融程度至少為15%。尾山火山上一次噴發(fā)發(fā)生在約50萬年前，如果在沒有巖漿補(bǔ)給的情況下，火山錐的下方應(yīng)該處于冷卻狀態(tài)，沒有部分熔融狀態(tài)的巖漿存在，電阻率會對應(yīng)呈現(xiàn)出高電阻率異常，但現(xiàn)實(shí)情況卻不是這樣。因此可以推斷尾山火山下方存在巖漿補(bǔ)給，即尾山火山正處在“充電”的活躍狀態(tài)。通過分析尾山火山周圍布設(shè)的臨時(shí)和固定地震臺站的數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)在巖漿囊周圍存在地震和火山顫動信號，進(jìn)一步證實(shí)了尾山火山的活躍性。

研究揭示，雖然尾山火山巖漿囊的部分熔融程度還未達(dá)到噴發(fā)所需要的臨界值(約40%)，但是有必要加強(qiáng)該地區(qū)的火山監(jiān)測，更好地預(yù)測未來火山噴發(fā)的可能性。(記者吳長鋒)