利用SBAS-InSAR技术研究印尼Agung火山的形变特征与岩浆房参数

基于ALOS PALSAR影像,利用小基线集合成孔径雷达干涉测量技术,提取了位于印度尼西亚巴厘岛的Agung火山2007 ～ 2009年的地表形变时间序列,并基于Mogi点源模型和竖直椭球体模型反演了岩浆房参数.结果表明:Agung火山地区大气延迟相位干扰较严重,Agung火山在2007～2009年发生了较明显的隆升形变,且与时间呈正相关.竖直椭球体模型能够更好地拟合InSAR形变场,岩浆房位于火山体下方约5 km处.SBAS-InSAR结果表明,应加强跟踪监测Agung火山的潜在喷发危险性.     

长白山天池火山2015—2022年InSAR变形与活动状态分析

地表形变信息可有效反映火山下岩浆房的活动状态,对于理解火山活动演化过程非常重要。文中利用Sentinel-1A/B的升、降轨影像,采用SBAS InSAR与Stacking InSAR技术,获取了长白山天池火山2015—2022年间的地表形变时间序列及速率,并结合Mogi点源模型反演岩浆房的几何参数,得到的主要结论如下：1)火山口及周围区域整体下沉,火山口附近视线向形变速率约为-4～-2mm/a,远离火山口的局部形变速率可达-6mm/a。2)根据Mogi模型反演的火山下浅层岩浆房深约6km,体积变化率为-3.3×10⁵m³/a,岩浆房位于长白山天池火山口下偏西的位置。3)1992—2022年期间,火山经历了从平静到扰动、再到平静的岩浆活动过程,在2002—2005年监测到明显的地表隆升变形,岩浆房体积显著膨胀,之后岩浆的活动性逐渐减弱。     

Mogi模型在长白山天池火山GNSS监测网布设中的应用

长白山天池火山地球物理探测结果显示,天池火山口附近8-10km深度下存在与高温物质或岩浆囊有关的低速结构。根据这一结果,利用Mogi模型对该深度岩浆囊变形产生的地表形变敏感区进行计算,结果表明,垂直变形敏感区主要集中在火山口周缘,水平变形敏感区位于距火山口中心5．6—7km处,这一结果对建立长白山天池火山GNSS监测网具有参考意义。     

长白山火山区地壳S波速度结构的背景噪声成像

利用探测深俯冲的中国东北地震台阵NECsaids的60个流动台与固定地震台2010年7月至2014年12月的垂向连续波形数据,采用地震背景噪声成像方法获得了研究区6~40 s周期的瑞雷波相速度分布,并通过相速度频散反演得到了研究区下方0~50 km的三维S波速度结构.结果表明:研究区下方地壳S波速度结构存在明显的横向和纵向不均匀性,浅部速度结构与浅表地质构造单元有较好的对应,深部速度结构较好地反映了区域火山活动及深部热物质作用的结构特征;在长白山火山下方9~30 km深度范围内存在明显低速区并有向下延伸的趋势,推测可能为长白山火山地壳岩浆囊;在龙岗火山下方12~30 km深度范围内发现较弱的低速区,可能代表火山喷发后的残留物,而在镜泊湖火山下方没有明显的低速异常,说明镜泊湖火山地壳内可能不存在部分熔融的岩浆物质.     

长白山天池火山岩浆系统分析

针对外媒报道长白山天池火山在近2年内有可能喷发的言论,在长白山天池火山区布测了一条长度约为103 km的二维大地电磁测深观测剖面,对火山区深部电性结构进行探测研究.由于研究区内不明来源的电磁干扰非常强,对数据采用了远参考处理、Robust处理、Rhoplus分析、张量阻抗分解和基于一维层状介质电阻率与相位互算方法等先进处理技术,获取到一批在强干扰区质量较为可靠的电磁数据,利用数据计算分析了长白山天池火山区二维构造走向和感应矢量特征,采用NLCG二维反演技术对资料进行了二维反演解释,并将反演结果与前人探测结果进行了对比分析.探测结果表明:在天池火山口下方存在明显的直立型岩浆通道,岩浆通道在下方约5~8 km位置形成关闭;在火山口下方往北方向附近,在埋深位置约7 km深处存在一个明显的低阻异常体,电阻率小于10 Ωm,且与岩浆通道对接,推测其可能是地表浅部发育的岩浆囊;在长白山山门附近C07-C09号测点之间和C04-C05号测点之间,在埋深约7~17 km深处发现近直立型低阻带,低阻带与下方低阻体直接相连,推测低阻带内赋存有活动的岩浆;随着埋深的增加,从天池火山口南部约20 km位置往北方向,在埋深13~30 km之间壳内广泛发育明显的低阻异常体,推测其可能是活动的岩浆囊.反演结果与前人探测结果整体电性特征相似,但又局部不同.     

地壳中岩浆沿已有断层运移的数值模拟——在长白山天池火山的应用

本文利用有限元及有限差分的方法,对壳内岩浆房或岩浆囊中的岩浆在构造应力及由于围岩与岩浆的密度差产生的浮力作用下,沿已有断层向上运移的动力学过程进行了数值模拟.在岩浆囊顶部与上覆岩层接触处,沿着已有微小破裂,岩浆在一定超压力条件下使已有断层张开并继续向上延伸,从而形成岩浆向上运移的通道.研究了岩浆黏度、密度差、模型深度对最小超压力（岩浆运移到地表所需的最小岩浆房超压力）的影响.在10 km深度的地壳中,若岩浆黏度为0.1~10³ Pa·s,当超压力达到17~20 MPa时,岩浆压力可以驱动岩浆运移到地表层;同时,岩浆动力黏度越大,使岩脉运移到地表需要的超压力就越大.当密度差为300~700 kg·m^-3,其变化对超压力的影响比较小.本文亦对比了三维应力条件和二维平面应变条件下不同结果,比较了不同条件下岩浆运移造成的地表垂直位移变化.结合长白山天池火山地区的区域地质环境,对长白山天池火山岩浆运移条件进行了参数试验性计算分析,估算了在给定长白山天池火山模型条件下地下可能存在的岩浆囊的大小,其结果对认识长白山天池火山地区岩浆活动及相关的预测和监控有参考意义.     

长白山火山区壳幔物性结构与深部物理场特征

长白山火山是一座具有潜在喷发危险的大型近代活动火山,因此通过对该火山活动的监测,加强对长白山天池火山岩浆系统的研究并了解天池火山的活动性质是很有意义的.除了开展长白山火山活动历史、火山地层学、火山岩岩石学、年代学以及火山地质等研究之外,我国从20世纪80年代开始在该火山区域进行了一系列的地球物理探测活动.为深入了解长白山火山区岩浆的分布与活动特征,本文对前人工作进行总结,得到了关于长白山火山活动的以下几个方面的认识:1)通过火山区地震活动性监测得到了火山区的岩浆活动状态;2)利用大地电磁测深对火山区地下是否存在可能再次活动的岩浆囊及其分布形态进行监测,为火山喷发的危险性预测和灾害评价提供依据;3)利用人工源深地震测深对长白山天池及其邻域的结晶基底及地壳精细结构进行讨论;4)利用天然地震对火山区地壳、上地幔结构进行深入研究,分析了与火山区有关的深层动力学因素;5)对国外火山区重力监测实例的调研表明,重力监测对了解岩浆活动状态是十分有效的手段.多种地球物理方法的综合应用,获得了长白山火山地区地壳至地幔转换带的详细资料.     

太平洋板块俯冲对长白山天池火山的影响

长白山天池火山是我国最具潜在喷发危险的活火山之一,属于远离海沟的陆内火山.太平洋板块平卧于长白山天池火山的下方,其俯冲过程对长白山天池火山形成及活动具有重要意义.本文通过二维热力学耦合的数值模型对海洋板块俯冲的动力学过程进行了模拟,分析了海洋板块俯冲对远离海沟的陆内火山的深部温压条件、速度场、岩浆补给量等的影响.依据模拟结果探讨了太平洋板块对长白山天池火山活动影响的可能性及方式.     

岩浆活动与构造应力的相互作用及其与火山活动状态的关系

本文考虑一个包含岩浆囊和火山隆起的三维黏弹性地壳有限元模型,通过数值模拟的方法揭示了岩浆活动与构造应力之间的相互作用.首先,在底部岩浆的持续补给作用下,总结了火山地表形变、应力大小和岩浆囊过剩压力在岩浆补给不同状态下的特征和表象;同时本文研究了构造应力场变化对火山岩浆囊应力的影响,发现10 MPa的板块应力作用能够引起岩浆囊内±1.2~1.6 MPa的压力变化,这个量级足以对岩浆囊形成扰动,从而引发各种火山活动.     

D-InSAR技术在长白山天池火山形变 监测中的误差分析与应用

选取长白山天池火山区15景JERS-1 L波段SAR存档数据,利用二轨法进行SAR差分干涉处理.最终用4景JERS-1数据获取了覆盖相似时间段的3幅D-InSAR形变图,提取了研究区1994~1998年的地表形变场.研究表明:远离天池火山的平坦区域形变微弱;从天池火山的山脚向上到2000~2200 m高程处,表现为逐渐增强的隆升形变,最高形变速率达到LOS(视线向)5 mm/a.尽管没有同期地面实测资料验证,但研究结论与2002~2005年的一等水准测量结果及地震活动性具有定性的一致性;与Kim的同期InSAR研究具有定量的可比性.在时间上向前延伸了对长白山天池火山的形变监测时段,为研究长白山天池火山活动状态提供了更多的形变信息.     

2000-2007年期间长白山天池火山区地壳变形监测与分析

自2000年以来,在天池火山区附近布设了由2条精密水准路线、15个GPS测量点构成的地壳形变监测系统。文中详述了该系统的构成,并对近期长白山天池火山区地壳形变资料进行了分析研究。结果表明:2002—2005年,长白山天池火山区地面发生了明显的变形。在垂直方向上,水准路线高差3年累积变化达6.8cm,且越是靠近火山口,变形量越大。在水平方向上,以火山口为中心,各观测点总体位移出现放射状变化,最大可达38cm;山体出现明显的膨胀,最大面膨胀可达6×10-6/a。上述变化于2006年后逐步恢复为正常变化。在此期间,长白山天池火山区火山地震活动频繁,其它监测资料也出现了同步的异常变化。文中分析讨论了引起上述变化的可能原因,认为是天池火山一次最新的岩浆活动所致     

Effect of gas emissions from Tianchi volcano (NE China) on environment and its potential volcanic hazards

One of largest eruptions in the Tianchi volcano during the Holocene occurred in about 1000 years ago[1―3]. The volcanic ash erupted had been found in Japan, which is more than 1000 km from the Tianchi volcanic vent[4,5]. Moreover, this eruption has been recognized in the study of Greenland ice core (GISP2)[6,7]. There have been many studies about eruption products of the Tianchi volcano, which dominantly focused on petrological, geochemical and volcanic eruptive dynamic aspects[8―10]. On…     

长白山-镜泊湖火山区地壳结构接收函数研究

利用71个远震的波形资料,用接收函数方法提取了布设在长白山—镜泊湖火山区的34个宽频带流动数字地震台站的接收函数,通过对接收函数反演,获得了台站下方的S波速度结构.研究结果表明,沈阳—敦化一线莫霍面深度32～33km,向西地壳厚度加厚,到长春附近地壳厚度约为36km.在天池火山口莫霍面深度为达38km,而镜泊湖火山口森林的莫霍面深度约为39km.总体看研究区的地壳厚度是南浅北深.长白山天池火山口附近地下10km左右有一明显的低速层存在;镜泊湖火山口森林附近30km也可能有低速体存在;研究发现莫霍面上S波速度梯度在火山口附近和远离火山口有明显区别.在火山口附近其莫霍面的S波速度梯度比非火山口地区的S波速度梯度明显小,说明火山口下与一般的地壳莫霍面结构有差别.研究发现沈阳—敦化一线两侧的莫霍面深度有较大变化,其位置与地表的敦化—密山断裂基本一致,说明敦化—密山断裂是研究区的一条非常重要的地质构造带.     

图们江流域新生代火山岩Sr、Nd同位素初步研究

中国地震局地质研究所; 中国地震局地质研究所 北京     

S-wave velocity structure beneath Changbaishan volcano inferred from receiver function

The S wave velocity structure in Changbaishan volcanic region was obtained from teleseismic receiver func-tion modeling. The results show that there exist distinct low velocity layers in crust in volcano area. Beneath WQD station near to the Tianchi caldera the low velocity layer at 8 km depth is 20 km thick with the lowest S-wave velocity about 2.2 km/s. At EDO station located 50 km north of Tianchi caldera,no obvious crustal low velocity layer is detected. In the volcanic re-gion,the thickness of crustal ...     

长白山天池火山溃湖洪水最大流量的初步估算及影响分析

长白山天池火山是目前最具潜在喷发危险的活火山。依据长白山天池火山的最新监测研究成果,结合地形地貌、水文流域特点及天池火山历史喷发类型,重点分析了长白山天池火山未来喷发时发生溃湖洪水的危险性。利用相关的水动力学公式,建立了溃口规模和洪水湿周、流量和流速的内在关系。详细分析溃湖洪峰在下游二道白河镇、白山水电站、红石水电站等关键位置的最大流量及流速。结果表明,若天池火山湖水溃泄一半即10亿m3时,距火山口50km处的二道白河镇瞬时洪水流速达84 904m3/s,该镇将全部被淹没。下游的白山水库、丰满水库将分别受到流量23 560m3/s和1 505m3/s洪水的冲击,水库安全受到严重威胁。     

Seismicity and crustal deformation preceding the January 1996 eruptions at Karymsky Volcanic Center,Kamchatka

Two explosive eruptions occurred on 2 January 1996 at Karymsky Volcanic Center (KVC) in Kamchatka, Russia: the first, dacitic, from the central vent of Karymsky volcano, and the second, several hours later, from Karymskoye lake in the caldera of Akademia Nauk volcano. The main significance of the 1996 volcanic events in KVC was the phreatomagmatic eruption in Karymskoye lake, which was the first eruption in this lake in historical time, and was a basaltic eruption at the acidic volcanic center. The volcanic events were associated with the 1 January Ms 6.7 (Mw 7.1) earthquake that occurred at a distance of about 9–17 km southeast from the volcanoes just before the eruptions. We study the long-term (1972–1995) and short-term (1–2 January 1996) characteristics of crustal deformations and seismicity before the double eruptive event in KVC. The 1972–1995 crustal deformation was homogeneous and characterized by a gradual extension with a steady velocity. The seismic activity in 1972–1995 developed at the depth interval from 0 to 20 km below the Akademia Nauk volcano and spread to the southeast along a regional fault. The seismic activity in January 1996 began with a short sequence of very shallow microearthquakes (M ~0) beneath Karymsky volcano. Then seismic events sharply increased in magnitude (up to mb 4.9) and moved along the regional fault to the southeast, culminating in the Ms 6.7 earthquake. Its aftershocks were located to the southeast and northwest from the main shock, filling the space between the two active volcanoes and the ancient basaltic volcano of Zhupanovsky Vostryaki. The eruption in Karymskoye lake began during the aftershock sequence. We consider that the Ms 6.7 earthquake opened the passageway for basic magma located below Zhupanovsky Vostryaki volcano that fed the eruption in Karymskoye lake.     

长白山天池火山区介质速度非均匀性谱结构

观测和研究表明,非均匀介质RMS(Root Mean Square)速度微扰动ε,特征尺度相关距离a以及幂指数k的空间分布特征可描述介质非均匀性特征.本文选用长白山天池火山区的小震记录,运用S波包络展宽法对长白山天池火山区地壳浅部介质速度非均匀性谱结构进行了研究.结果发现长白山天池火山区地壳浅部介质呈现强烈的介质非均匀...