腾冲火山区小震震源机制特征

2002年6～9月,一个由15台流动数字地震仪组成的布设在腾冲火山区的临时地震监测台网,记录到了16个发生在近代火山活动十分活跃的马鞍山火山至热海地区内的小震。求其震源机制解,发现其中绝大多数地震的破裂面具有以水平走滑为主的破裂特征,个别地震破裂面则具有较大的倾滑分量。这表明了腾冲火山区地震震源机制解的多样性及地震破裂方式的复杂性。     

中国活动火山区甲烷的碳同位素研究

中国长白山天池、腾冲、五大连池等主要活动火山区逸出气体中甲烷的碳同位素组成测试结果显示,腾冲、长白山（不包括天池火山口内湖滨）火山区岩浆来源气体中甲烷的δ^13C值的变化范围与国际上地热区甲烷大致相同,平均值分别为-19．0‰,-32．6‰;五大连池火山区与天池火山口内湖滨强气体释放带逸出甲烷的δ^13C值较低,平均值分别为-45．8‰和-47．9‰,类似于东非裂谷带基伍（Kivu）湖的甲烷。研究认为,这些低δ^13C值甲烷可能直接来自上地幔;岩浆来源甲烷在火山喷发过程中的动力学分馏导致了其δ^13C值的降低,岩浆源区越深,其δ^13C值越低;岩浆源区深度（d）与甲烷δ^13C值有如下关系：d（km）=0．0107（δ^13C1）^2＋1.14。岩浆来源CO2和CH4之间的碳同位素分馏温度可指示气体最后源区的深度。     

剑川—德钦一带的地热异常:对川滇菱块西北边界和地震活动性的意义

为研究川滇菱块西北缘剑川-德钦一带地热场空间分布特征,探索地热异常区与断裂及地震活动性的关系以及活动块体边界问题,运用4种传统地热温标和多矿物平衡法综合估算了川滇菱块滇西北地区(德钦-维西-剑川-丽江-中甸) 91个地热温泉的最有可能的热储温度,通过克里金插值方法获得了滇西北地区的热储温度空间分布。结果表明,地热异常区主要沿德钦-中甸-大具断裂及其以北的多条近南北向金沙江断裂的分支断层展布,澜沧江断裂带、维西-马登断裂、玉龙雪山东麓断裂和中甸-龙蟠-乔后断裂局部分段表现地热异常;地热异常区的地理展布大致反映了德钦-中甸-大具断裂与金沙江断裂带共同构成了川滇菱形块体的西北边界;绝大多数中强地震震中位于地热中-高值区即地热的横向梯度带上,德钦-中甸-稻城一带地热横向梯度变化较大且历史上强震稀少,未来的地震危险性值得关注。     

深部流体与岩浆活动:兼论腾冲火山群的深部过程

深部流体强烈影响许多地质过程的发生和发展,然而对其行为的理解却甚少.在所有可能影响岩浆活动的因素中,流体是最重要的.流体的高度活动性及其在熔体中的溶解度随压力减小而降低,暗示岩浆系统必然是开放的动力系统,流体的丢失和获得可戏剧性地影响岩浆系统的整体行为.流体对岩浆系统的影响主要通过改变熔体的黏度来实现,也改变岩浆的平均密度,以及固相线和液相线温度.少量流体的注入即可以导致熔体黏度出现几个数量级的降低,这种戏剧性改变进而导致岩浆柱与通道壁摩擦力的快速减小,因而岩浆上升速度也可以呈现几个数量级的变化.当岩浆上升到流体相分离的深度以后,岩浆系统的行为更加不可预测.反之,流体的丢失将导致岩浆系统的行为向相反方向变化,岩浆将滞留在深部.值得注意的是,丢失到通道中的流体可以弱化上覆岩层的力学性质,改善岩浆上升的通道条件.因此,如果上升岩浆能够得到持续的深部流体补给,其补给量至少等于丢失量,岩浆必将以越来越快的速度上升.据此,岩浆系统是一种复杂性动力系统,岩浆作用是一种非线性过程.这种分析结果与流行的岩石学认识不一致,却与火山学观察和成矿学研究结果相同.腾冲火山岩中的聚斑结构暗示某些岩浆在喷发之前曾经在深部作过停留,它们曾经位于不同的深度水平上.同岩浆交代结构暗示岩浆房的活化有赖于深部流体的注入,因而火山监测过程中关注岩浆房之下的深部流体活动是必须的.将岩浆房上、下两部分的流体活动紧密结合在一起,可能是火山监测的一个新方向.     

腾冲火山区壳内岩浆囊现今温度:来自温泉逸出气体 CO2、CH4间碳同位素分馏的估计

温度是岩浆囊的重要物理参数,获取温度参数并监测其变化对更好地理解岩浆囊的物理化学性质和行为、评价火山的活动性和喷发危险性具有重要的理论和现实意义.本文通过对温泉逸出气体CO2和CH4碳同位素样品的采集、分析测试,利用Horita通过实验矫正的Richet的平衡分馏系数的理论计算数据,通过拟合得到的CO2-CH4碳同位素平衡分馏方程T(K)=3880.3(10001nα(CO2-CH4))-0.5984,计算了腾冲火山区现存3个岩浆囊的温度.结果表明:在整个腾冲火山区,由CO2和CH4的碳同位素分馏值计算的气体源区平衡温度最低397℃,最高1163℃,平均615℃.腾冲火山区的3个岩浆囊中,南部五合-龙江-浦川岩浆囊的现今温度在464～1163℃,平均773℃,温度最高;中部腾冲-和顺-热海岩浆囊的现今温度在438 ～773℃间,平均达566℃,温度次之;北部马站-曲石-永安岩浆囊的现今温度在397～651℃间,平均达524℃,温度最低.我们认为,腾冲火山区地下岩浆囊顶部气体富集区目前的温度变化范围为400～ 1200℃,岩浆囊的实际温度应高于平均值615℃.3个岩浆囊的边缘温度可能在400 ～600℃间,中心温度可能在700～1200℃间.3个岩浆囊中心的现今温度已达到流纹岩浆(600～900℃)、安山岩(800 ～ 1100℃)和玄武岩浆(1000～1250℃)的形成温度,进一步说明腾冲火山区目前3个岩浆囊是客观存在的.另外,我们发现在用δ-△图解法判断CO2-CH4间碳同位素分馏平衡的过程中,在保持2条拟合直线的斜率符号相反的条件下,无论如何剔除数据点,都不能使δ13CCO2-ΔCO2-CH4拟合直线的截距bCO2和δ13 CCH4-ΔCO2-CH14拟合直线的截距bCH4之差bΔ小于0.1245,说明2条拟合直线的交点不能落于δ轴上,而这一数值与Horita方程的常数项接近,这说明CO2-CH4间碳同位素分馏方程中确实存在常数项,CO2和CH4间在再高的温度下都存在碳同位素的分馏.δ-△图解法判断CO2-CH4间碳同位素分馏平衡准则应修正为:在保持2条拟合直线的斜率符号相反的条件下,δ13 CCO2-ΔCO2-CH4拟合直线和δ13CCH4-ΔCO2-CH4拟合直线应相交于δ轴附近截距差0.1245处.     

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.     

小江断裂带及邻近地区温泉地球化学特征与地震活动关系研究

小江断裂带属现今仍在活动的断裂,同时也是一条破坏性地震多发带。为探究特定地区的地球化学场与地震的耦合关系,寻找特定的前兆观测组分,笔者选取并计算了小江断裂带及邻近地区的95处温泉的热储温度。利用温泉的水化学数据(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO2-4、Cl-、HCO-3),结合该区域的构造特征及地震活动规律,对温泉的水化学、水温、热储温度、稳定同位素(δ13C,3He/4He)等地球化学特征进行了研究。结果表明温泉中主要离子含量、TDS含量、水温及热储温度的高值区域在空间上主要沿小江断裂带展布,且呈北高南低的分布特征。水温和热储温度高值区内中强地震(M≥4.7)分布少;相反,低值区内中强震活动频繁,且强度相对较大。碳、氦同位素特征显示,CO2气体的碳同位素(δ13C)组成具有明显的生物成因特征;幔源氦(百分含量)同素所占比例相对较低,表明小江断裂带中南段壳幔连通程度低,脱气作用几乎都发生在地壳范围。     

腾冲热海地区NW向断裂活动性的地球化学证据

腾冲热海是中国最著名的火山地热区 ,近期区内水热流体活动异常强烈。研究区内几乎所有 95℃以上的沸泉、喷沸泉以及 1993年以来发生的 2 0余次水热爆炸点均沿NW向断裂分布 ,显示该断裂目前处于强烈活动之中。钍、氡射气测量结果确定了NW向断裂的存在和具体位置。研究认为 ,NW向断裂的形成和异常活动可能与火山区壳内岩浆活动有关     

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。