中科大揭示五大连池火山区微山火山高分辨率岩浆囊形态及部分熔融状态

中国科学技术大学地球与空间科学学院、地震与地球物理实验室教授张海江课题组与中国地质调查局水文地质与环境地质调查中心合作，利用大地电磁成像获得了五大连池火山区微山火山下方20米处的第一幅图像。千米深三维高分辨率电阻率结构，精细刻画微山火山地壳岩浆体系分布，估算岩浆袋部分熔融程度。该研究成果于6月1日在线发表在国际期刊《地质学》上，题为《板内五大连池火山场微山火山下的岩浆补给》，中国东北，由 3D 大地电磁成像暗示。这一成果对推动我国东北地区火山研究具有重要意义。

中国东北地区是中国新生代火山最多的地区，其中包括著名的长白山和五大连池火山。其中，长白山火山最大规模的喷发发生在公元910年至1400年，是世界两千年来最大的一次火山喷发火山区矿场，造成了巨大的环境灾难。最近一次喷发发生在 1903 年火山区矿场，规模较小。五大连池火山区包括14座火山。最近一次喷发发生在1719年至1721年，分别形成了老黑山和火烧山。最新的地球物理成像研究发现，长白山火山和五大连池火山的形成有一定的关系。

为深入了解五大连池火山区活动情况，张海江课题组联合中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，利用微山火山锥周围密集分布的大地电磁台站，获取了深度通过大地电磁成像在火山下方。高达 20 km 的高分辨率 3D 电阻率结构。发现在火山锥下方约3-4公里处，有非常明显的低电阻率异常。根据低电阻率异常的分布，进一步表征了火山下方岩浆袋的空间分布特征。发现上地壳和中地壳有一个岩浆袋，两者之间有一些细的垂直通道相连，即 中地壳的岩浆袋通过这些通道将岩浆输送到上地壳的岩浆袋。新的3D电阻率模型很好地支持了穿壳岩浆系统模型。

同时，张海江课题组与中科院测量与地球物理研究所合作，结合噪声成像得到的速度模型和大地电磁成像得到的电阻率模型，估计了部分熔化程度中上地壳岩浆袋中的岩浆含量至少为 15%。小山的最后一次喷发是在大约 50 万年前。如果没有岩浆供应，火山锥底部应该处于冷却状态，没有部分熔融的岩浆，电阻率会呈现高电阻率异常。因此，可以推断小山火山下方有岩浆供应，即小山火山处于“充电”的活跃状态。

同样位于东北地区的长白山火山在2002-2005年期间表现出明显的活动性，引起了公众和科学界的关注，新的研究进一步揭示了五大连赤尾山火山目前处于一定的活跃状态，表示东北地区处于一定的活跃状态。火山可能处于某种程度的活跃期。尽管小山火山岩浆囊的部分融化尚未达到喷发所需的临界值（约40%），但仍需加强对该地区火山的监测，以更好地预测未来火山喷发的可能性。

论文第一作者为高级副研究员，通讯作者为张海江。该研究得到了科技部蒙城国家野外站、中国地质调查局、国家自然科学基金委和科技部的支持。

论文链接

东北五大连赤尾山火山下基于3D电阻率成像的岩浆囊分布