基于三维电阻率成像给出的中国东北地区五大连池尾山火山下方岩浆囊分布

中国科学技术大学教授张海江研究组与中国地质调查局水文地质环境地质调查中心合作，利用大地电磁成像首次获得五大连池火山区尾山火山下方20公里深的三维高分辨率电阻率结构，并精细刻画了尾山火山的地壳岩浆系统分布形态，估算了岩浆囊的部分熔融程度，推断尾山火山正处在“充电”的活跃状态。该成果6月1日在线发表于《地质学》。

东北地区是中国新生代火山最多的地区，包括著名的长白山火山和五大连池火山区。其中，五大连池火山区包括14座火山，最近一次火山喷发发生于1719～1721年。地球物理成像研究发现，长白山火山和五大连池火山形成具有一定关联性。

张海江研究组与合作者利用布设在五大连池火山区尾山火山锥周围密集分布的大地电磁台站，通过大地电磁成像发现在火山锥下方约3～4公里以下，存在非常明显的低电阻率异常。根据低电阻率异常分布，他们进一步刻画了火山下方的岩浆囊空间分布，发现在上地壳和中地壳各存在一个岩浆囊，二者之间通过一些细的垂直通道相连接，即中地壳的岩浆囊通过这些通道给上地壳的岩浆囊输送岩浆。

同时，张海江研究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，估算中上地壳岩浆囊中的岩浆部分熔融程度至少为15%。尾山火山上一次喷发约在50万年前，如果没有岩浆补给，火山锥下方应该处于冷却状态，没有部分熔融状态的岩浆存在，电阻率会对应呈现出高电阻率异常。因此，他们推断尾山火山下方存在岩浆补给，即尾山火山正处在“充电”的活跃状态。通过分析尾山火山周围布设的临时和固定地震台站数据，他们发现在岩浆囊周围存在地震和火山颤动信号，进一步证实尾山火山的活跃性。

长白山火山在2002～2005年曾显示出明显活跃性。新的研究进一步揭示，五大连池尾山火山目前处于一定的活跃状态，表明东北地区火山可能处于某种程度的活跃期。虽然尾山火山岩浆囊的部分熔融程度尚未达到喷发所需要的临界值（约40%），但有必要加强该地区的火山监测，以便更好地预测未来火山喷发的可能性。

相关论文信息：https://doi.org/10.1130/G47531.1