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

活躍的火山巖漿系統通常存在于全球俯沖帶、裂谷和熱點區域，伴隨著不穩定的巖漿動力過程和可預估的災害風險。雖然部分遠離上述區域的板內火山在全新世內發生過巖漿噴發、在現今存在可探測的結構異常以及地球化學異常，但是這些板內火山巖漿系統的活躍程度是難以評估的。中國科學院地質與地球物理研究所地震學課題組牛杰明副研究員、地球-行星內部結構與過程課題組王新副研究員和陳棋福研究員、聯合云南省地震局和北京大學在我國境內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騰沖火山下方可能存在不穩定流體（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、俯沖板片和少數斷層區域。

利用12年的連續地震觀測資料，研究者們共發現了約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面，深約12千米；（3）震源機制由各向同性源（爆炸源）主導（圖1）；（3）事件復發特征為間隙式；（4）事件大小-個數分布可能服從非指數分布；（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定流體遷移。結合騰沖火山全新世噴發物的巖石學特征、地球化學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。這個發現可能證明了在青藏高原東南側存在的不穩定巖漿動力過程，并揭示了在其他類似非典型區域可能存在被低估的災害風險和地熱/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、構造型微震和深部低頻地震事件的位置分布，以及研究區域內低頻地震事件和構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.鄰近構造型微震的位移波形示例；d.深部低頻地震事件、構造型微震和大地電磁結構異常的深度剖面；e.深部低頻事件、構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-個數分布；f.深部低頻地震事件在2019-2020年間的復發間隔時間

研究成果發表于國際學術期刊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計劃（2022YFF0503101/ 2022YFF0503100）和國家自然科學基金委（91958209、42104060、U2239201）等項目的資助。