基于重力剖面的长白山天池火山地壳岩浆囊建模
发布时间：2021-04-08 23:33
长白山天池火山是中国最具潜在喷发危险的多成因复式火山,在近2000年来,曾经发生过世界上最大规模的喷发。为了进一步研究长白山天池火山的潜在危险,有必要研究火山的岩浆囊位置和分布。为此,在长白山天池火山开展了一条南北方向的重力剖面测量。结合前人工作,如地震勘探P波速度反演和大地电磁测深（MT）电阻率反演,以及地质信息,采用人机交互的形式,建立了一条长约150km的密度模型。从建模结果图中可以发现:（1）长白山天池下方存在地壳岩浆囊;（2）长白山天池北坡地壳存在一个高阻、低密度体,深度在7～15km,距离天池2～10km,可能是富含气体的岩浆囊;（3）在南坡和北坡大约3km深度处普遍存在一个岩浆岩层;（4）在天池下存在一个已经塌陷堵塞的火山颈。
【文章来源】：岩石学报. 2020,36(12)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
长白山地区地质简图(据李春锋等，2000,2006修改)
重力数据采用加拿大Scintrex公司生产的CG-5型高精度重力仪采集的，实际观测精度为0.024×10-5m/s2。南北坡两个重力基点都和国家重力基点网进行了联测，采用三重小循环，两台CG-5仪器同时联测获得。测点坐标数据采用美国天宝(Trimble)公司的R8 GPS系统，应用DGPS工作模式，测量高程误差低于0.169m。沿着测线，采集了30块岩石标本，使用中国台湾地区群隆兴业有限公司产的玛芝哈克电子密度仪测试标本密度值，密度最大值2.823×103kg/m3(粗安岩)，最小值0.637×103kg/m3(浮岩)，平均值2.435×103kg/m3，可见，近地表岩石密度变化范围较大。3 数据处理
模型的建立是一个逐步递进的过程。详细建模过程如下:首先，采用Oasis montaj的二维人机交互反演模块GM-SYS，参考地震波速和密度的经验关系式(孙建国，2006)，在已有的地震速度模型(张先康等，2002;王夫运等，2002;Song et al.,2007)上建立一个初始模型，考虑到重力异常曲线的特点，更偏重于前者(张先康等(2000,2002)的速度结构)建模，如图5所示。从图中可以发现，实测值和模型计算值差别较大，特别是在北坡。从图中可见，布格重力异常可以大致分为四个部分，分别是南坡的S1和S2，北坡的N1和N2。本次计算及文献结果显示，该区的基底大致在3km附近，因此，我们在南坡和北坡各增加了两个块体，分别是BK1、BK2、BK3和BK4，这四个块体密度初始值的给定，主要参考地面岩石标本密度测试结果(如上文介绍)，并结合重力异常的基本形态，四个块体的密度分别是2850kg/m3、2900kg/m3、2500kg/m3和2310kg/m3。这样，模型计算值和实测值误差减少很多，如图6所示，实地考察中发现，南坡露头比较多，而且基本是密度较大的流纹岩和玄武岩，北坡露头较少，所以平均密度取值南坡大于北坡;而北坡地层中发现大量密度小于水的浮石层，也有地方有密度较大的流纹岩分布。上地壳由L2和L3地层组成，下地壳由L4和L5地层组成。把欧拉反褶积反演的断裂构造信息叠加到改善后的模型中，得到如图7的效果。从叠加的图上(图7)看，几个地方和我们改善后的模型比较吻合，如BK1和BK2的边界，BK3和BK4的边界，L3和L4层的分界面。天池下方的一系列的不连续界面(即图4中的F4)应该就是塌陷了的火山颈位置所在。其它地方的不连续界面，可能是断裂构造。图5 初始模型建立
本文编号：3126472
【文章来源】：岩石学报. 2020,36(12)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
长白山地区地质简图(据李春锋等，2000,2006修改)
重力数据采用加拿大Scintrex公司生产的CG-5型高精度重力仪采集的，实际观测精度为0.024×10-5m/s2。南北坡两个重力基点都和国家重力基点网进行了联测，采用三重小循环，两台CG-5仪器同时联测获得。测点坐标数据采用美国天宝(Trimble)公司的R8 GPS系统，应用DGPS工作模式，测量高程误差低于0.169m。沿着测线，采集了30块岩石标本，使用中国台湾地区群隆兴业有限公司产的玛芝哈克电子密度仪测试标本密度值，密度最大值2.823×103kg/m3(粗安岩)，最小值0.637×103kg/m3(浮岩)，平均值2.435×103kg/m3，可见，近地表岩石密度变化范围较大。3 数据处理
模型的建立是一个逐步递进的过程。详细建模过程如下:首先，采用Oasis montaj的二维人机交互反演模块GM-SYS，参考地震波速和密度的经验关系式(孙建国，2006)，在已有的地震速度模型(张先康等，2002;王夫运等，2002;Song et al.,2007)上建立一个初始模型，考虑到重力异常曲线的特点，更偏重于前者(张先康等(2000,2002)的速度结构)建模，如图5所示。从图中可以发现，实测值和模型计算值差别较大，特别是在北坡。从图中可见，布格重力异常可以大致分为四个部分，分别是南坡的S1和S2，北坡的N1和N2。本次计算及文献结果显示，该区的基底大致在3km附近，因此，我们在南坡和北坡各增加了两个块体，分别是BK1、BK2、BK3和BK4，这四个块体密度初始值的给定，主要参考地面岩石标本密度测试结果(如上文介绍)，并结合重力异常的基本形态，四个块体的密度分别是2850kg/m3、2900kg/m3、2500kg/m3和2310kg/m3。这样，模型计算值和实测值误差减少很多，如图6所示，实地考察中发现，南坡露头比较多，而且基本是密度较大的流纹岩和玄武岩，北坡露头较少，所以平均密度取值南坡大于北坡;而北坡地层中发现大量密度小于水的浮石层，也有地方有密度较大的流纹岩分布。上地壳由L2和L3地层组成，下地壳由L4和L5地层组成。把欧拉反褶积反演的断裂构造信息叠加到改善后的模型中，得到如图7的效果。从叠加的图上(图7)看，几个地方和我们改善后的模型比较吻合，如BK1和BK2的边界，BK3和BK4的边界，L3和L4层的分界面。天池下方的一系列的不连续界面(即图4中的F4)应该就是塌陷了的火山颈位置所在。其它地方的不连续界面，可能是断裂构造。图5 初始模型建立
本文编号：3126472
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