中国大陆几个活火山深部细结构及深部起源

雷建设

（中国地震局地壳应力研究所，地壳动力学重点实验室，北京 100085）

中国大陆有很多火山，如五大连池火山、长白山火山、腾冲火山、海南火山、大同火山和昆仑山火山等，其中五大连池火山、长白山火山和腾冲火山被认为是活火山 (刘嘉麒，1999;刘若新，2000)。人们对这些火山区已开展了大量研究工作，但深部起源问题还一直不太清楚。地震层析成像被认为是了解深部结构强有力手段之一。由于火山区开展了大量流动地震观测和我国“九五”和“十五”固定地震观测，为利用成像技术获取研究区深部细结构提供了可能性。因此，本研究主要总结近几年来利用流动和固定地震台站记录到的大量高质量到时资料获得的长白山火山、腾冲火山和海南火山等几个火山区的深部细结构，以探讨其深部起源问题。

近期对长白山火山微震观测表明，火山口下方深部岩浆房仍有活动，虽然这种活动是低水平的；大地电磁测深结果显示出，火山下方12～25 km深度上存在地壳岩浆房。由全球地震层析成像结果可以清楚地看出，长白山火山下方的地壳上地幔为明显低波速异常体，太平洋板块被清晰地成像为高波速异常，而且深至600 km有地震发生。在中国东北的地幔转换带中，太平洋板块呈现为滞留状态。

为更清晰揭示出长白山火山的深部起源，将远震层析成像技术应用于由长白山附近19个宽频带数字临时地震仪记录到的高质量到时资料，揭示出我国东北长白山火山之下深至转换带存在着明显的低波速异常，而在转换带内有明显的高波速异常，表明长白山火山是一种与太平洋板块深俯冲以及在地幔转换带内滞留、脱水形成上地幔软流圈热物质上涌等动力学过程相关的弧后火山。与夏威夷热点起源核幔边界的地幔柱完全不同，长白山火山属于弧后火山。

新生代时期，印度与欧亚板块的碰撞作用，不仅在青藏高原南部形成挤压结构，而且在东南亚地区形成张性结构。我国云南腾冲的板内活火山就平于该碰撞带的东南缘，最近的一次喷发在1609年，直至现在腾冲火山区还有众多温度高达90oC以上的热泉存在。在其侧旁的印缅交界处，中深源地震随深度展布成一个清晰的Wadati-Benioff地震带。在云南地区获得的成像结果显示，腾冲火山下方深至400 km深度存在着明显的低波速异常，而在地幔转换带内有明显的高波速异常，结拟前人的研究结果，从而提出印度板块在缅甸弧下方的地幔深度以高角度俯冲至地幔转换带，表明腾冲火山的形成可能与印度板块俯冲至地幔转换带后滞留、脱水和上地幔热物质上涌等动力学过程密切相关。

海南火山平于我国大陆最南端海南岛的东北部，始新世以来有过多次喷发，火山玄武熔岩流广泛分布于雷州半岛和海南岛，面积达7000 km2。如此强烈的岩浆活动，与其深部地幔密切相关。琼北地幔柱最初是由Lebdev等在2000年根据面波成像结果在海南下方存在低波速异常和接收函数显示地幔转换带变薄的研究结果而提出来的。全球地震成像结果尽管显示出在海南下方深至中地幔或地幔底部平存在着显明的低波速异常，然而在地壳上地幔深度平很粗糙、模型空时分辨率很低，不能给出琼北地幔柱的细结构形态。“九五”计划以来，在海南及雷州半岛布设了9个数字化地震台站，为我们获取高质量到时资料提供了可能性。海南地区的成像结果显示，琼北热点下方深至250 km深度范围内存在着一个直径约80 km、往深向东南方向倾斜的低波速异常体。这一倾斜低波速柱状体尽管可能与菲律宾海洋板块的俯冲与大陆板块的挤压相关，但数值模拟结果显示更为可能的是，它是由下地幔流扭曲后由浮力直接上托至上地幔而形成，此结果对于长期以来许多学者一直关注的琼北地幔柱深部的结构形态及其起源等科学问题的认识提供了重要的参考价值。