吉林龙岗四海火山碎屑物粒度分析与地质意义

四海火山灰是龙岗火山群中的一次火山爆发形成的,这次火山爆发形成的玄武质空降堆积物分别组成金龙顶子火山渣锥和位于金龙顶子火山锥以东的、分布于辉南县红旗林场和靖宇县四海林场一带的低缓开阔的火山碎屑席。通过投点得知金龙顶子火山喷发类型为次布里尼式(Sub-Plinian)喷发,反映金龙顶子火山爆发强度很大。四海火山灰空降碎屑物7个样品的粒度累计频率曲线投点分布范围、集中区域均有较好的一致性,累计频率曲线表明碎屑物在空中搬运与沉降时都经过了类似的重力分选作用。近火口缘样品粗粒碎屑含量较高,随着与火口缘距离的增加,粗粒部分含量明显降低,细粒碎屑含量增加趋势明显。龙岗火山区内其它岩渣锥火山碎屑物粒度分布范围明显宽于四海火山灰粒度分布范围,累积频率曲线斜率较为一致。虽然样品距火山口距离均较近,但也出现了细粒富集程度变缓的现象,反映了龙岗火山区其它火山锥喷发强度明显小于四海火山。对比长白山天池火山碎屑物粒度分布特征发现,天池火山空降堆积物粒度分布斜率变化比较均匀,四海火山灰斜率有明显变化;四海火山灰最大粒度小于长白山天池火山空降堆积物,但是粗粒度碎屑物含量较高。细粒度碎屑物部分累计频率曲线上升趋势较缓,说明金龙顶子火山的喷发     

吉林龙岗火山群金龙顶子火山机构及灾害区划

金龙顶子火山是吉林龙岗火山群全新世喷发规模最大的火山。前人研究表明,该地区火山活动活跃,具有潜在喷发危险。通过对金龙顶子火山机构的解析,确定历史火山灾害类型主要有火山溅落灾害、空降火山渣灾害和熔岩流灾害等。在限定金龙顶子火山未来再次喷发类型和规模与上次相当的条件下,火山溅落灾害局限于火口2km范围内;空降火山渣灾害,距火口2~9km为高危险区,9~14km为中危险区,14~18km为低危险区;使用Volcflow模型对熔岩流进行模拟,结果表明熔岩流主要分布在金龙顶子火山周围低洼地带。     

吉林龙岗火山碎屑分形研究

用分形理论分析了吉林龙岗火山碎屑物粒度的分形结构特征。结果显示,射气喷发碎屑物分维值>射气岩浆喷发碎屑物分维值>岩浆喷发碎屑物分维值,分维值可作为区分火山不同喷发类型的定量参数。而对于龙岗岩浆喷发碎屑物,不同火山喷发的碎屑物其分维值也有差别,晚期喷发的金龙顶子火山碎屑分维值>2,早期喷发的小金龙顶子碎屑分维值>2,火山碎屑物分维值可作为区分不同喷发源和划分火山喷发地层序列的一种指标。研究表明,分维值<2的火山碎屑中有不同含量的非等轴颗粒,且分维值与非等轴颗粒的含量呈负相关     

龙岗火山喷发危险性初探

阐述了龙岗火山的地质构造及历史喷发特点,重点分析了龙岗火山区的现今地震活动性及地壳变形特点。结果表明,龙岗火山区现今地震活动性在不断增强,震源深度逐渐变浅;地壳形变有明显变化,火山活动趋于加强,未来潜在喷发的危险性不容忽视。     

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.     

滇西地区壳幔解耦与腾冲火山区岩浆活动的深部构造研究

根据青藏东部边缘的深部地球物理资料,分析了滇西地区壳幔耦合和腾冲火山区岩浆活动的深部构造特征,确认了地幔各向异性与上地幔速度结构(包括P波速度和S波速度)的内在联系,指出产生这一结果的原因与以腾冲火山区为中心的地幔热物质上涌有关:上地幔顶部平均温度升高导致介质强度降低,在印支块体的侧向挤压或印缅块体的向东俯冲作用下发生韧性变形,造成滇西地区地幔各向异性的快波方向与青藏东部地壳块体的旋转方向不一致.此外,鉴于中下地壳低速层的横向非均匀性,估计韧性流动并非贯通青藏高原的东部边缘,而是被不同的构造块体和边界断裂限定在局部地区.总体而言,滇西地区下地壳的地震波速度和电阻率偏低,具备发生韧性变形的构造条件.作为地壳和上地幔之间的解耦层,它使得青藏东部地壳块体旋转产生的构造应力未能传输至上地幔.腾冲火山区的地壳结构与不同时期的岩浆活动有关,火山区东侧的高速结构代表了上新世时期火山通道内冷凝固结的岩浆侵入体或难以挥发的高密度残留物质,火山区西侧的低速结构反映了更新世以来持续至今的岩浆活动,壳内岩浆源主要分布在10～20km的深度范围内,横向尺度约为15～20km,有可能通过地壳深部的断裂与上地幔岩浆源区相连,估计腾冲火山区下方的岩浆活动将持续进行.     

龙岗金龙顶子火山空降碎屑物数值模拟及概率性灾害评估

空降碎屑物为爆炸式火山喷发产生的一种重要的灾害类型,数值模拟已成为一个快速有效地确定火山灰扩散和沉积范围的方法。本文根据改进的Suzuki(1983)二维扩散模型,编写了基于Windows环境下的火山灰扩散程序。通过对前人资料的分析,模拟了龙岗火山群中最新火山喷发——金龙顶子火山喷发产生的空降碎屑物扩散范围,与实测结果具有很好的一致性,证实了模型的可靠性和参数的合理性。根据该区10年的风参数,模拟了7021次不同风参数时金龙顶子火山灰的扩散范围,以此制作了火山灰沉积厚度超过1cm和0.5cm时的概率性空降碎屑灾害区划图。本文的研究可为龙岗火山区火山危险性分析和灾害预警与对策提供重要的科学依据。     

腾冲地区地壳速度结构的有限差分成像

利用流动台网和固定台站的地震观测数据,采用有限差分层析成像方法反演了腾冲及邻近地区的地壳P波速度结构,分析了腾冲火山区的岩浆活动和龙陵七级地震的深部构造成因.研究结果表明,腾冲火山区的地壳结构具有明显的非均匀性,浅表层偏低的速度主要为盆地内部的松散沉积层、新生代火山堆积及断裂附近的流体裂隙和热泉活动所致;5～15 km之间的高速体可能代表了早期火山通道内冷却固结的岩浆侵入体或难挥发的超铁镁质残留体;地壳深部的低速体则反映了熔融或半熔融的岩浆体,推断火山区下方的岩浆活动与龙陵七级地震震源区地壳深部的岩浆侵入来自同一源区--现今壳内岩浆活动的主要区域.龙陵震源区的地壳速度结构横向变化较大,怒江断裂东侧和龙陵断裂西侧为高速特征,介质应变强度较大,为应力积累的主要载体;两断裂之间的低速区向下延伸至下地壳,可能与地壳深部的岩浆侵入有关;龙陵断裂和怒江断裂明显控制了这一区域的岩浆活动,七级地震正是发生在断裂下方的速度边界附近.地壳介质强度的横向变化导致了震源区应力积累的不均一性,深部岩浆的聚集和动力作用是龙陵地区发生强震的主要原因.     

长白山火山区深部结构探测的研究进展与展望

文章较系统地梳理了针对长白山火山区开展的地球物理观测和探测研究情况,概述了地壳和上地幔结构探测研究的主要进展,即长白山火山下方地壳和上地幔中存在与火山岩浆系统相关的低速低阻体,长白山火山在成因机制上与西太平洋板块俯冲活动密切相关.在此基础上,指出了深入探测研究方面待解决的科学问题,包括中国和朝鲜半岛开展联合探测研究,火山岩浆囊三维分布和流变性的多学科精细探测研究,以及长白山火山潜在喷发危险的科学评估和动态监测系统建设等.     

腾冲火山多地球物理参数模型

腾冲火山区是中国最年轻的板内火山之一,岩浆活动频繁以及高温地热异常使其受到广泛关注.以往的地球物理探测结果显示腾冲火山区下方存在地壳岩浆囊,但其深部几何形态和分布一直存在争议.本文基于腾冲火山地区的大地电磁测深结果,并结合相关地质与地球物理资料,提出腾冲火山岩石圈尺度的多地球物理参数模型.我们的模型显示在腾冲火山区中下地壳内存在三个岩浆囊;腾冲火山区岩石圈上地幔可能存在岩浆囊,但需要长周期大地电磁测深数据进一步的验证.     

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.     

华南东部吉安—福州剖面岩石圈电性结构研究

为了研究华南东部地区岩浆活动的深部构造背景,对吉安一福州宽频大地电磁测深剖面数据进行了系统的分析和处理,并利用非线性共轭梯度法进行二维反演,得到了武夷隆起带及周缘地区的岩石圈电性结构;结合区域重磁资料,详细分析了研究区内地壳、上地幔电性结构特征及地质含义.结果表明:华南东部地区岩石圈电性结构存在明显的分区性,并且壳内普遍发育不同成因的高导层,揭示出华南东部地区不同构造单元内的岩浆活动具有不同的成岩构造背景.其中,东南沿海褶皱带深部热侵蚀活跃,岩石圈物质和结构被强烈改造,电阻率普遍较低,软流圈上涌并伴随玄武岩浆底侵,导致岩石圈、地壳剧烈减薄;而武夷隆起带岩石圈电阻率相对较高,印支-燕山早期陆内挤压变形的构造形迹明显,晚中生代岩石圈拉张伸展作用对该地区岩石圈的物质结构有一定的改造.     

滇西三江地区深部电性结构特征及其意义

沿盈江一姚安布置了一条长约350 km的长周期大地电磁剖面,共观测宽频大地电磁测深点53个,长周期大地电磁测深点26个;利用多种数据处理方法对观测资料进行了预处理、定性分析和二维反演,得到沿剖面的地壳和上地幔电性结构模型.对主要地块和断裂带的电性结构进行了分析,电性结构模型揭示滇西三江地区广泛存在壳内低阻层,但沿剖面方向即东西向埋深和厚度不一,在保山地块和滇中地块地下存在较大规模的壳幔低阻带;腾冲地块地下埋深13~20 km,厚约10~17 km的壳内低阻层可能是岩浆囊的反映;初步将保山壳幔韧性剪切带作为印支地块挤出的深部东边界.     

MAGNETOTELLURIC IMAGING OF MAGMA DISTRIBUTION BENEATH MA'ANLING AND LEIHULING VOLCANOES OF NORTHEASTERN HAINAN,CHINA

The northeastern Hainan Province is one of the areas subjected to the strongest, most frequent and longest-lasting volcanic activities in China since the Cenozoic era. Under the influence of magma and fault activities, northeastern Hainan Island has experienced many moderate and strong earthquakes in history. The Qiongshan M7.5 earthquake occurred in this region in 1605. The deformation measurement and InSAR data found a subsidence area in the south of the Qiongshan M7.5 earthquake. Small earthquakes frequently occur in this area. It has been inferred by some studies on this subsidence area, namely the Puqianwan-Fengjiawan seismic belt, that the subsidence and frequent seismic activity are related to the development of deep magma systems. Magnetotelluric methods are very sensitive to subsurface fluid, different temperature conditions, and resistivity property of the medium in the molten state. With the development of magnetotelluric three-dimensional inversion technique, using dense array magnetotelluric data in three-dimensional inversion can image the medium resistivity occurrence state and position in the volcanic area. To study the deep structure of the magma system and its relationship with seismic activity, we conducted MT observations on two profiles that cross Leihuling and Ma'anling volcanoes. Phase tensor decomposition was used to analyze the electrical structure. This paper investigates the two MT profiles using three-dimensional electromagnetic imaging technology and obtains the electrical structure of the two profiles. The result reveals the media properties and high conductivity bodies' occurrence range beneath the volcanic area in the northeastern Hainan. There are obvious differences in the electrical structure of the northeastern Hainan. The resistivity values are high in the east and low in the west. In addition, there are two high conductivity bodies in the northeast of Hainan. The high conductivity body C₁ inclines to the west and locates beneath the Chengmai County area in the northwestern Hainan Island(west of the Leihuling-Ma'anling volcanoes). Its resistivity value is less than several Ωm. This low resistive body is 40km long in WE direction and 30km wide in SN direction. Its burial depth is about 2km near the HNL1 profile and 6km near the NHNL1 profile. Its bottom reaches the depth of about 25~30km, which may be close to or through the Moho surface depth of 25~26km in this area. It is speculated that the magma eruption of Leihuling-Ma'anling volcanoes did not migrate vertically from its deep part to the surface. The high conductivity body C₂ locates beneath Longquan. The buried depth of C₂ tends to be shallower from north to south, but there is no exposed surface in the study area, nor is it connected with the shallow low-resistivity layer. It is speculated that the C₂ may be a magmatic sac trapped in the crust, but may have nothing to do with the eruption of Ma'anling-Leihuling volcanoes. The recent volcanic magma in this area comes from the lower crust and upper mantle of the ocean area to the west of Hainan Island. As magma enters the upper and middle crust, it continues to move shallowly and eastward. In this process, it should be blocked by the high resistance structure on the east side of the Changliu-Xiangou Fault and then erupt around this fault, thus forming numerous craters in this area. After the repeated eruption, deep magma channels gradually closed and volcanic activity weakened. The magma in the mid-upper crust cooled consolidated gradually, but the speed was uneven in different areas, resulting in the channels having closed down gradually in some places, and some are in the process of closing. Our results show an uneven rise and fall depth of the low resistivity body in the middle and lower crust. There is no high conductivity body in the deep part of the Puqianwan-Fengjiawan seismic belt and the subsidence area in the northeastern Hainan, which rules out the possibility that the small earthquakes are related to deep magma systems.     

根据接收函数反演得到的首都圈地壳上地幔三维S波速度结构

利用2002~2003年中国地震局地质研究所台阵实验室以唐山大震区为中心布设的40个流动宽频带地震台站和首都圈数字台网的33个宽频带台站的远震数据,采用接收函数非线性反演方法得到其中72个宽频带台站下方60 km深度范围内的S波速度结构.根据得到的各台站下方地壳上地幔的S波速度结构,并综合刘启元等（1997）用接收函数非线性反演方法得到的延怀盆地15个宽频带流动台站下方的地壳上地幔S波速度结构模型,给出了39°N～41°N,114°E~119.5°E区域内沿不同走向、不同深度S波速度分布.由于综合了利用首都圈数字地震台网的宽频带台站以及流动地震台阵的观测数据,本文给出了较前人同类研究空间分辨率更好的结果.结果表明: (1)研究区的速度结构,特别是怀来以东的速度结构十分复杂.在10~20 km深度范围内,研究区地壳具有高速和低速异常块体的交错结构.研究区中上地壳速度结构主要被与张渤地震带大体重合的NW向高速条带和穿越唐山大震区的NE向高速条带所控制,而其中下地壳的速度结构主要为延怀—三河—唐山地区上地幔隆起所控制.(2)研究区内存在若干壳内S波低速体,它们主要分布在唐山,三河及延怀盆地等地区.在这些地区,壳内低速体伴随着壳幔界面的隆起和上地幔顶部速度结构的横向变化.(3)地表断层分布与地壳速度结构分区有较好的相关性,表明断层对不同块体有明显的控制作用.其中,宝坻断裂,香河断裂和唐山断裂均为超壳断裂.(4)首都圈内大地震的分布与壳内低速体及上地幔顶部的速度结构有密切关系.对于唐山大地震的成因,仅考虑板块作用引起的水平应力场是不够的,有必要充分重视由于上地幔变形引起的地壳垂直变形和上地幔物质侵入造成的热效应.     

云南壳幔S波速度结构与强震的构造背景

本文选取云南及周边65个台站记录到的47个地震事件,利用相匹配滤波技术分离出了基阶Rayleigh面波信号.选取与震中处于同一大圆弧上的两个台站,利用双台格林函数法获取了台间相速度频散,频散的周期范围在10～80 s之间.从2000个波形记录中提取了152个台站对之间的相速度频散,最后,利用台间的相速度频散反演得到云南...     

Crustal S-wave velocity structure of the Yellowstone region using a seismic ambient noise method

The Yellowstone volcano is one of the largest active volcanoes in the world, and its potential hazards demand detailed seismological and geodetic studies. Previous studies with travel time tomography and receiver functions have revealed a low-velocity layer in the crust beneath the Yellowstone volcano, suggesting the presence of a magma chamber at depth. We use ambient seismic noise from regional seismic stations to retrieve short-period surface waves and then study the shallow shear velocity structure of the Yellowstone region by surface wave dispersion analysis. We first obtained a crustal model of the area outside of the Yellowstone volcano and then constructed an absolute shear wave velocity structure in combination with receiver function results for the crust beneath the Yellowstone volcano. The velocity model shows a low-velocity layer with shear velocity at around 1.3 km/s, suggesting that a large-scale magma chamber exists at shallow levels within the crust of the Yellowstone volcanic region.     

利用地震光照成像法研究青藏高原东南缘岩石圈间断面结构及其动力学意义

为了进一步认识青藏高原东南缘的构造演化等动力学问题以及该区域的深部孕震机理,本文使用位于该区域内的中国地震科学台阵探测项目的台站所记录到的远震P波波形数据,采用地震光照成像法获取了岩石圈间断面的结构,并讨论了该方法的准确性和稳定性。研究结果显示,青藏高原东南缘的岩石圈西薄东厚,其中:滇缅泰地块腾冲火山附近最薄,约为60 km,其较薄的岩石圈可能是软流圈地幔物质上涌造成的;扬子地块岩石圈厚度从四川盆地向南逐渐减薄,特别是四川盆地下方最厚,可达190 km左右;滇缅泰地块腾冲火山下方150 km深度左右探测到明显的间断面,该间断面可能是腾冲火山原始岩浆源的位置即岩浆源。本研究所得结果 “印支地块与滇缅泰地块结构的连续性” 进一步为印度板块的推挤作用造成腾冲火山低速物质向东溢出的结论提供了地震学证据。此外,研究区域最北端的剖面显示,峨眉山大火成岩省的内带在50—250 km深度范围及其上方地壳内存在明显的局部高速异常,其不均匀分布特征可能与二叠纪火山喷发过程中岩浆底侵及中新生代以来多期次构造活动有关。      

岷山隆起带与西秦岭构造带中段中上地壳电性结构特征

岷山隆起带与西秦岭构造带中段位于青藏高原物质东向流动的必经之处,又是南北地震带的组成部分和GPS速度场非连续性衰减和转换的关键部位,其地壳结构及地壳变形机制受到国内外地质地球物理学家的广泛关注,了解研究区深部细结构及主要边界断裂空间展布特征,对青藏高原隆升机制及中强地震孕震构造的研究有重要意义.本文依托分别横跨岷山隆起带及西秦岭构造带中段的两条大地电磁剖面(SG-WQL-L1与SG-WQL-L2)小点距观测数据,采用大地电磁相位张量分解技术对两条剖面上各个测点的电性走向、二维偏离度进行计算分析,根据分析结果对原始数据进行主轴方位角校正处理,进一步采用NLCG(非线性共轭梯度)二维反演方法开展TE与TM模式的相位和电阻率联合反演,获取沿剖面方向30 km以浅的电阻率结构模型,并完成了地质地球物理综合解释.两条大地电磁剖面勘探成果揭示出,马尔康地块中上地壳发育的壳内低阻层与峨山隆起上地壳低阻体在深部交汇,岷江断裂带与虎牙断裂带受控于马尔康地块与岷山隆起带上地壳底部的滑脱面,滑脱面呈现往东角度逐渐变陡峭的趋势且在岷江附近出现"断坡"构造,历史强震震源深度显示虎牙断裂为岷山隆起带新生代强震的发震断裂;西秦岭构造带中段中上地壳沿剖面方向表现为横向分块、纵向分层的电性结构特征,中地壳12~25 km左右发育厚度不等的壳内低阻层,壳内低阻层多与研究区次级地块的边界断裂在深部交汇,次级地块以及区分次级地块的活动断裂带可能是GPS速度场在研究区呈现非连续性的递减并伴随方向转换的构造成因;青藏高原内部的软流圈物质向NE和SSE流动,驱动巴颜喀拉地块东缘上地壳沿中上地壳低阻层东向运移,受到摩天岭高阻地块的阻挡作用,软弱的岷山隆起带发生地壳褶皱变形并向东逆冲推覆从而形成高耸的岷山山脉,岷江断裂与虎牙断裂的左旋运动加速了岷山的隆起.     

腾冲火山区的地震层析成像及其构造意义

利用滇西南临时台网和固定台站的地震数据反演了腾冲及邻近地区的P波速度结构,着重分析了腾冲火山区和龙陵7级地震震源区的地壳结构特点.研究结果表明,腾冲火山区下方10～20 km深度范围存在明显的低速区,其横向尺度大约在20～30 km之间;推测这一低速区代表了仍处于活动状态的壳内岩浆源,热流通道有可能通过腾冲断裂延伸至地...