腾冲地区构造地貌特征与火山活动的关系

通过对腾冲地区 (2 4°4 0′～ 2 5°30′N ,98°15′～ 98°4 5′E)构造地貌的分析 ,认为上新世以来本区存在的局部张应力环境是火山活动产生的重要因素。在对盆地发育过程和全新世火山活动分期对比研究基础上 ,探讨了该区新生代地壳活动的发展阶段 ,认为全新世以来 ,腾冲地区仍处于强烈活动阶段。     

滇西北德钦-中甸一带温泉逸出气体的地球化学特征

为探讨滇西北地区德钦-中甸一带温泉气体的地球化学特征及其来源,对采集到的18个温泉逸出气体样品的化学组分和氦、碳同位素组成进行了分析。结果显示,德钦-中甸一带CO_2含量偏高且主要沿金沙江断裂和德钦-中甸断裂分布,平均CO_2的释放量为80.6%;气体样品的~3He/~4He值为0.06~0.74Ra,中甸地区的下给茨喀和天生桥温泉为研究区高幔源氦释放区,分别达到7.6%和5.0%;中甸地区碳同位素也表现为幔源的特征,δ~(13)CCO_2变化范围为-1.94‰~-5.95‰。与已有的深部探测结果对比,研究区幔源氦释放较高的中甸地区(下给茨喀温泉、天生桥温泉)主要位于软流圈上涌区(四川黑水-金川-道孚-雅江-稻城)南端的边缘地带,因而幔源氦释放不显著。     

腾冲火山区的GPS形变特征

利用腾冲火山区2003和2004年2次测量所得的GPS数据,计算了59条测线的水平长度变化.对任意相邻的3个测点和3条测线组成的51个三角形,分别进行了地壳形变的反演计算,得出每个三角形的主应变和主方向,进而确定每个三角形的面膨胀量和最大剪应变.对整个测量区域作等值线图,可以看出有3个最大值的区域,分别位于马站－曲石(G05)附近;腾冲(G20)－热海(G13)附近,以及五合(G15)－团田(G18)附近.这3个区域与3个具有最大相对地热梯度的区域相一致,也与低速异常体所在的区域相一致.因此可能就是地下岩浆房存在的区域.为了确定岩浆活动性,利用Mogi模型的计算公式,对腾冲－热海附近的区域进行了反演,认为等效源的位置在腾冲的西南方向,岩浆活动量约为8×105m3/年,与以前用精密水准测量的垂直形变所反演的结果处于同样的量级.     

腾冲火山区的现代幔源氦释放:构造和岩浆活动意义

深地震测深(DSS)和大地电磁测深(MT)都表明腾冲火山区现今仍存在壳内岩浆囊,但对其数量和空间分布还存在分歧并缺乏全貌性认识。MT探测认为腾冲火山区是一个软流圈上涌和岩石圈减薄区,但对这一减薄区的空间范围还缺乏充分的约束。通过对腾冲火山区及外围大范围温泉逸出气体的分析测试,我们共获得了75个温泉逸出气体的氦同位素³He/⁴He比值数据(部分为前人资料)。利用氦同位素示踪原理,我们研究了腾冲火山区幔源氦释放强度空间分布和时间变化特征,结果发现:腾冲火山区的幔源挥发份释放呈1带3区分布。以³He/⁴He≥1 Ra,幔源氦比例≥15%为界,腾冲火山区的幔源挥发份释放异常区呈整片分布,为一南北走向的条带,南北长100km,东西宽50km。在整片异常区的内部,腾冲火山区的幔源挥发份释放又有强度不同的3个区域:① 中部腾冲县城-热海一带,³He/⁴He比值达到5.5 Ra以上,幔源氦比例达到70%以上,释放强度最强。② 北部曲石一带,³He/⁴He比值达4.5 Ra以上,幔源氦比例达到50%以上,释放强度次之。③ 南部五合-蒲川-新华一带,³He/⁴He比值达2Ra以上,幔源氦比例达到25%以上,释放强度最弱;腾冲火山区幔源挥发份释放强度在不断升高,其中第3个释放区的³He/⁴He比值(Ra)升高速率比前两者明显要大。我们认为:腾冲火山区现今幔源挥发份释放强度的空间分布图象就是该地区软流圈上涌和岩石圈减薄区空间尺度和上涌强度的最直接反映,上涌区(减薄区)的大小大致为南北长100km,东西宽50km;腾冲火山区现今存在3个壳内岩浆囊。第1个岩浆囊位于腾冲县城-热海一带,第2个岩浆囊位于马站-曲石一带,第3个岩浆囊位于五合-龙江-团田-蒲川-新华一带;腾冲火山区3个岩浆囊都在不断受到幔源岩浆的持续补充;第1个岩浆囊集幔源挥发份释放、相对地热梯度、地壳形变和地震活动等异常于一身,活动性最强,是未来腾冲火山最可能喷发的地点,需重点监视。第2个岩浆囊的幔源挥发份释放强度也引人注目,需加强监测。第3个岩浆囊规模大,埋深较浅,幔源挥发份释放增加较快,需引起注意。     

以垂直形变资料反演腾冲火山区岩浆活动性的初步研究

根据腾冲火山区67个精密水准测点的4期实测垂直形变资料,和对该火山区已有的地质和地球物理工作的分析,参考了由层析成像推测的腾冲火山岩浆系统动力模型,利用Mogi模型对岩浆房的大小和空间位置进行了最小二乘法反演的初步研究。对4期资料分别进行了形变差的反演计算,所得初步结果表明岩浆活动源比较分散,可能存在3个表示岩浆流入引起地面上升的上升源,和2个表示岩浆流出到断层中引起地面下降的下降源。上升源位置大致沿北东走向的断层分布。而下降源位置则在测区东南一侧,等效岩浆源的深度在6～4km之间,与小震震源的深度大致相符。4年来岩浆活动量约为10^6m^3,量级与国外已喷发的火山相比处于较低活动水平．     

云南宁洱-通关火山区最上地壳地热场:构造和岩浆活动意义

思茅中生代红层盆地中央的宁洱和通关两地在第四纪均发生过小规模的玄武岩浆喷发,喷发渣锥至今清晰可见,而同属于该盆地中央的思茅-普洱地震区百年来6级地震密集发生。思茅盆地中央断裂发育,新构造隆升显著,壳幔速度和电性结构意味着该地区现今仍有可能存在着岩浆活动。然而,对宁洱-通关火山区目前到底有无壳内岩浆房和岩浆活动,以及岩浆活动与思普地震带地震活动的关系仍知之甚少。利用该地区的温泉资料和水化学分析数据,我们对宁洱-通关火山区及邻区范围内的36个温泉的热储温度进行了估算,得到了36个点的热储温度数据,通过克里金插值方法获得了宁洱-通关火山区的热储温度空间分布。结果发现:在宁洱火山和通关火山附近存在2个热储温度在220℃以上的温度场高值异常区。综合考虑我们的地热场结果、前人的速度和电性结构等深部探测资料,我们认为:宁洱-通关火山区现今仍存在2个岩浆房,第1个岩浆房位于宁洱县城一带,第2个岩浆房位于墨江通关火山区附近;但宁洱火山和通关火山已不在现今岩浆房的正上方,各反向错开约18km,由此推断把边江断裂(F2)为右旋错动,其中更新世以来的右旋错动速率为18mm/y;宁洱地区频繁而密集的中强地震活动与深部岩浆活动及其产生的深源流体活动密切相关。岩浆的存在使上部地壳与下伏地壳充分解耦并产生应力集中,深源流体活动则有利于断层发生错动。     

腾冲火山地球化学综合观测站建设

在腾冲火山地区开展地球化学综合则监测火山活动重要而有效的方法之一。通过火山地区地下流体观测,可记录地壳应力应变、地温变化、气体及离子组份的释放量、释放方式和释放成分,进而可了解地壳内部岩浆活动与通道开启状况,为火山活动、构造活动、地震活动提供信息,开展监测、预测、对策研究。现腾冲火山地化综合观测站经科学下、选井、选址、选项,已完成基建及仪器安装等建设,基本测项已投入正常观测。     

断层模型在火山区形变和重力反演中的应用

利用腾冲火山区1998～2002年的垂直形变和重力测量资料，应用多元Mogi模型对测区的等效岩浆房位置及大小进行了反演计算，得出了最佳拟合值。但当对形变和重力资料联合分析时却发现：实测重力数据比用球形Mogi模型计算所得的值要大得多。为了对此进行合理的解释，提出了断层模型。当岩浆沿断层上升时，充填了断层中原先存在的大量空隙．因而可以只对重力产生影响．而不对形变产生影响。为此沿断层积分得出上升岩浆所产生的重力异常，其结果与实测重力资料拟合得较好。同时断层模型也对负的岩浆源(即岩浆的流失)作出了较为合理的解释。     

用形变资料分析腾冲火山区岩浆的活动特征

联合1998~2004年的五期水准测量资料以及2002~2004年的GPS观测成果,分析了腾冲火山区岩浆的活动特征。垂直形变资料显示,火山区南部发生较明显下降,这可能是由岩浆和水的流失及放气等原因引起;水平形变资料显示,以固东—腾冲断裂(F2)的西支为界,断层两盘分别向东、西两个方向运动,断层活动表现出明显的拉张特征;综合分析表明,岩浆可能沿断层从南部向北部运移,并在断层内重新聚集形成岩墙;垂直形变的多个极值区以及水平位移的不规则性表明,火山区岩浆体不很规则或有多个岩浆囊体存在;从形变量大小分析,岩浆的活动量远小于中等程度火山喷发的质量,表明火山近期喷发的危险性较小。