琼北第四纪火山区电各向异性结构及其地质意义.docx资源-CSDN文库

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0. 引言

全球约 10%的人口生活在活火山区域并受到火山喷发的危害（Small and Naumann,

2001），因而探测其地下地质结构进而监测地下物质状态的变化，具有重大科学意义

（Gerst and Savage, 2004）.火山喷发前地下岩浆活动会引起地壳应力变化，进而影响含流

体微裂隙以及孔隙的定向排列从而引起各向异性（Gerst and Savage, 2004）.大量实例研究

表明，活火山区域地壳中含有强的地震波速的各向异性（Mordret et al., 2015; Jiang et al.,

2018）.

电各向异性可以反映矿物或特定性质地质体（如含流体的裂隙和孔隙）的定向排列或

地球内部流变学变形留下的印记，可为研究岩石圈的变形历史与演化过程提供重要线索

（Jones, 2012），也可为岩石圈组构和地球动力学模型提供基础信息和关键约束（Becker et

al., 2006）.大地电磁法（magnetotelluric, MT）可以研究地球深部包括电阻率各向异性在内

的电性结构（Hamilton et al., 2006）.因而 MT 可以从电各向异性的角度提供独立于其他信

息（如速度结构各向异性）的火山演化的“动态”信息.同时，MT 与地震信息给出的速度结

构各向异性互补，可以更为全面地刻画与约束火山动力学演化模型，对研究火山区活动性

具有重要的意义.

琼北第四纪火山位于海南省海口市，是中国活火山之一（刘若新，2000），其深部起

源于地幔柱（Xia et al., 2016）.琼北第四纪火山的喷发历史为多期次喷发（魏海泉等，

2003；樊祺诚等，2004），以裂隙喷溢为主（孙谦，2003）.其显著特征表现为沿 NW 向的

长流-仙沟断裂线性分布，例如马鞍岭和雷虎岭火山系统.胡久常等（2007）通过分析雷琼

火山区 4 条大地电磁剖面探测结果，推断雷虎岭西北部的马鞍岭地区火山下部存在正在退

化的岩浆通道.天然地震监测表明中下地壳还存在着比较活跃的热运动；琼北火山区再次喷

发的危险性还是存在的，然而目前的前兆现象缺乏，火山仍然处于平静状态（洪汉净，

2006）.闫成国和江娃利（2007）认为长流-仙沟断裂带晚更新世晚期以来本身并不活动，

主要表现为深部岩浆的上涌通道.另外，活火山区域一般蕴含与断裂和火山活动相关的地热

资源，如云南腾冲（郭清海等，2017；冯灿等，2018）.因此，探测琼北第四纪火山区地下

构造特征，将有助于理解长流-仙沟断裂与第四纪火山活动的关系，为研究区的区域稳定性

评价以及地热资源探测提供依据.

雷虎岭火山系统主要包括 4 个沿长流-仙沟断裂分布的火山口：雷虎岭（LHL）、儒

黄岭（RHL）、永茂岭（YML）以及罗京盘（LJP），如图 1 所示.雷虎岭火山口形成于早

全新世，而在 10 ka 前左右发生了至少两次喷发（樊祺诚等，2004）；另外 3 个火山口形

成于晚更新世（魏海泉等，2003）.为了探究琼北第四纪火山与长流-仙沟断裂的关系，获

得了覆盖雷虎岭火山系统的 184 个 MT 测深数据.根据一维各向异性 Occam 反演（Pek and

Santos, 2006），获得了地下电各向异性结构.为了验证一维各向异性反演的可靠性，进行了

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