深部低頻地震事件揭示青藏高原東南側(cè)騰沖火山下方不穩(wěn)定流體遷移 |牛杰明等-GRL

活躍的火山巖漿系統(tǒng)通常存在于全球俯沖帶、裂谷和熱點區(qū)域，伴隨著不穩(wěn)定的巖漿動力過程和可預(yù)估的災(zāi)害風(fēng)險。雖然部分遠離上述區(qū)域的板內(nèi)火山在全新世內(nèi)發(fā)生過巖漿噴發(fā)、在現(xiàn)今存在可探測的結(jié)構(gòu)異常以及地球化學(xué)異常，但是這些板內(nèi)火山巖漿系統(tǒng)的活躍程度是難以評估的。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地震學(xué)課題組牛杰明副研究員、地球-行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)與過程課題組王新副研究員和陳棋福研究員、聯(lián)合云南省地震局和北京大學(xué)在我國境內(nèi)首次觀測到了深部低頻地震事件，論證了在青藏高原東南側(cè)騰沖火山下方可能存在不穩(wěn)定流體（大概率是巖漿）遷移過程。這類地震事件在全球廣泛存在，但局限于島弧火山、熱點火山、裂谷火山、俯沖板片和少數(shù)斷層區(qū)域。

利用12年的連續(xù)地震觀測資料，研究者們共發(fā)現(xiàn)了約200個深部低頻地震事件，其主要特征包括：（1）主能量分布在0.8-3.2赫茲，與類似大小的鄰近構(gòu)造地震相比，它有顯著的低頻能量；（2）震源位置位于大地電磁所獲取的巖漿體側(cè)面，深約12千米；（3）震源機制由各向同性源（爆炸源）主導(dǎo)（圖1）；（3）事件復(fù)發(fā)特征為間隙式；（4）事件大小-個數(shù)分布可能服從非指數(shù)分布；（5）不伴隨可探測的地殼形變（圖2）。基于上述特征，研究者們推測騰沖火山下方的中地殼位置存在微弱的不穩(wěn)定流體遷移。結(jié)合騰沖火山全新世噴發(fā)物的巖石學(xué)特征、地球化學(xué)氣體觀測和熱通量觀測，研究者們認為進行過遷移的流體大概率是巖漿。這個發(fā)現(xiàn)可能證明了在青藏高原東南側(cè)存在的不穩(wěn)定巖漿動力過程，并揭示了在其他類似非典型區(qū)域可能存在被低估的災(zāi)害風(fēng)險和地?zé)?礦物資源。

圖1?騰沖火山群下方的深部低頻地震事件。a.地震臺站、GNSS臺站、活動斷層、火山口、構(gòu)造型微震和深部低頻地震事件的位置分布，以及研究區(qū)域內(nèi)低頻地震事件和構(gòu)造型微震的深部直方圖；b.深部低頻地震事件的位移波形示例；c.鄰近構(gòu)造型微震的位移波形示例；d.深部低頻地震事件、構(gòu)造型微震和大地電磁結(jié)構(gòu)異常的深度剖面；e.深部低頻事件、構(gòu)造型微震和背景噪聲的頻譜

圖2?深部低頻地震事件的活動性。a.模版匹配算法探測到的事件案例（紅：模板，黑：連續(xù)波形資料）；b.深部低頻地震事件的大小隨時間的變化；c.在研究頻段內(nèi)的背景噪聲隨時間的變化；d.GNSS南北向位移時間序列；e.深部低頻地震事件的大小-個數(shù)分布；f.深部低頻地震事件在2019-2020年間的復(fù)發(fā)間隔時間

研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊GRL（牛杰明*，王新，陳棋福，姜金鐘*，孫自剛，王巖，黃清華. Deep low‐frequency earthquake reveals unsteady fluid flow beneath Tengchong Volcano Field in southeast Tibet [J]. Geophysical Research Letters, 2024，51: e2024GL110607. DOI: 10.1029/202024GL110607.）。研究受國家重點研發(fā)計劃（2022YFF0503101/ 2022YFF0503100）和國家自然科學(xué)基金委（91958209、42104060、U2239201）等項目的資助。