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技術大學供圖

科技日報訊 (記者吳長鋒)記者從中國科學技術大學獲悉，該校地球和空間科學學院、地震與地球內部物理實驗室張海江教授研究組和中國地質調查局水文地質環(huán)境地質調查中心合作，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構，并精細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)表于國際地學領域知名期刊《地質學》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20公里的高分辨率三維電阻率結構。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，各存在一個巖漿囊，二者之間通過一些細的垂直通道相連接，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，研究團隊結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，如果在沒有巖漿補給的情況下，火山錐的下方應該處于冷卻狀態(tài)，沒有部分熔融狀態(tài)的巖漿存在，電阻率會對應呈現(xiàn)出高電阻率異常，但現(xiàn)實情況卻不是這樣。因此可以推斷尾山火山下方存在巖漿補給，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的臨時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，進一步證實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到噴發(fā)所需要的臨界值(約40%)，但是有必要加強該地區(qū)的火山監(jiān)測，更好地預測未來火山噴發(fā)的可能性。