吉林省龍崗火山群現(xiàn)今活動(dòng)性研究

劉俊清，丁 廣，張晨俠，武成智

（1.吉林省地震局，長春 130117；2.吉林大學(xué)·地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，長春 130026）

0 引言

龍崗火山群位于龍崗山脈中段，吉林省輝南縣東部，分布有大小170余座火山，其中有8個(gè)火山口湖，其余均為火山渣錐?；鹕綆r分布面積2 500余平方公里，沿北西西－近東西向分布?；鹕絽^(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，主要有北東向、北西向和近東西向3組斷裂構(gòu)成較為規(guī)則的網(wǎng)狀斷裂格局。實(shí)際上，龍崗火山群中的火山主要位于北東向和北西向斷裂的交匯部位［1］，北東向和北西向斷裂可能為與東西向擠壓有關(guān)的共扼扭性斷裂。

大地構(gòu)造位置處于中亞－蒙古地槽區(qū)的天山－興安地槽區(qū)與中朝準(zhǔn)地臺(tái)的交匯部位，屬華北地臺(tái)北緣，中生代之后進(jìn)入活動(dòng)大陸邊緣發(fā)展階段，新生代以來，由于太平洋板塊向西俯沖，使本區(qū)發(fā)生板緣裂谷火山作用，形成一系列斷裂及斷陷盆地，并引起強(qiáng)烈的火山活動(dòng)。龍崗火山群的火山活動(dòng)開始于新生代漸新世，先后共發(fā)生4期火山活動(dòng)。龍崗第四紀(jì)火山活動(dòng)形成了龍崗火山現(xiàn)代地貌，其中火山群里的金龍頂子火山和紅旗林場附近火山口在1 600年前曾噴發(fā)過［2］。

1 龍崗火山區(qū)地震活動(dòng)

地處赤峰—開源斷裂以北的東北板塊地震活動(dòng)性相對(duì)較弱，地震主要集中沿伊舒斷裂帶分布。龍崗火山群距伊舒斷裂帶約300km，由于地震多是5級(jí)以下，所以其構(gòu)造運(yùn)動(dòng)不影響龍崗火山群。

自1972年建立吉林省地震臺(tái)網(wǎng)后，記錄到許多發(fā)生在龍崗火山區(qū)的地震事件，為火山地震前兆判別，認(rèn)識(shí)火山地震的成因及火山區(qū)介質(zhì)特性研究等提供了豐富的數(shù)據(jù)資料。至目前龍崗火山區(qū)共記錄地震事件197次，年均5.5次。在1997年曾發(fā)生1次震群活動(dòng)，火山區(qū)連續(xù)發(fā)生11次地震，最大震級(jí)為ML3.2。該區(qū)的地震活動(dòng)水平遠(yuǎn)高于省內(nèi)其它地區(qū)，表明該地區(qū)的地殼活動(dòng)較為活躍。圖1展示了火山區(qū)近年來的地震分布，可以看出，最近幾年地震活動(dòng)明顯增強(qiáng)，發(fā)生過1次ML5.0級(jí)地震，4.0級(jí)以上地震3次。其中較大級(jí)別的地震發(fā)生在火山區(qū)的中央斷裂上，在火山構(gòu)造過程中，最容易受力活動(dòng)的便是火山區(qū)的破碎斷裂。龍崗火山區(qū)170余座火山都發(fā)生在斷裂的交匯部位，首先說明巖漿活動(dòng)范圍很大，在整個(gè)火山區(qū)地殼所受應(yīng)力相對(duì)比較均勻，不存在巖漿大規(guī)模在次級(jí)構(gòu)造單元內(nèi)噴發(fā)的條件。其次表明應(yīng)力會(huì)先在一些較深較大的斷裂處釋放，這便是在火山區(qū)中央斷裂發(fā)生較大級(jí)別地震的主要原因［3］。

圖1 龍崗火山區(qū)震中分布圖

從M－t圖來看，地震活動(dòng)在時(shí)間軸上密集分布，能量逐年增加。地震頻度從1997年的震群之后，明顯提高，而且有較大地震發(fā)生，在監(jiān)測能力相同的條件下，火山區(qū)記錄到地震的頻次和能量較其他區(qū)域更強(qiáng)、更大，而且在⊿t－t圖中可以看出很規(guī)律的周期性，地震活動(dòng)具有明顯的密集時(shí)間段（圖2），這些地震學(xué)的特征［4］均說明這一地區(qū)構(gòu)造活動(dòng)一直在有規(guī)律的進(jìn)行，而且大地震事件的出現(xiàn)體現(xiàn)了構(gòu)造活動(dòng)的進(jìn)一步加?。?］。

前蘇聯(lián)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家謝格洛夫曾提出構(gòu)造巖漿活化理論，認(rèn)為巖漿沿深大斷裂上涌并沿層間展布形成火山噴發(fā)。龍崗火山區(qū)地殼為較薄的脆性物質(zhì)，受張力作用產(chǎn)生裂隙，巖漿沿區(qū)內(nèi)斷裂交匯點(diǎn)上涌噴發(fā)形成火山［6］。目前該區(qū)地震活動(dòng)頻繁，表明地下地幔物質(zhì)處于偏離流體靜力學(xué)平衡狀態(tài)，地幔形成對(duì)流以達(dá)到新的平衡。由核幔邊界動(dòng)力學(xué)可知，地球核幔邊界的熱交換和地幔內(nèi)放射性熱源的存在使得地幔物質(zhì)對(duì)流［7］，同時(shí)在對(duì)流環(huán)中心產(chǎn)生地幔渦旋［8］。粘滯性較高的流體其渦旋中心存在上升的力源，正是這種力促使薄的地殼發(fā)生構(gòu)造活動(dòng)。

2 地殼形變資料分析

圖2 龍崗火山區(qū)地震分析圖

為研究龍崗火山區(qū)的地殼形變，選取80年代和90年代施測的2期精密水準(zhǔn)路線數(shù)據(jù)。該水準(zhǔn)路線分為4段，分別為哈爾濱－牡丹江－圖們、圖們－撫松、長春－撫松和撫松－通化。在龍崗火山區(qū)有2條水準(zhǔn)路線通過，如圖3所示。

圖3 水準(zhǔn)路線圖（據(jù)王慶良）

利用以上資料求出各水準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于長春（基準(zhǔn)點(diǎn)）的位移速率，做出速率等值線圖（圖4）。圖中箭頭方向?yàn)榈乇砀叱套兓较颍L度表示變化量。從圖中可以看出，相對(duì)長春基準(zhǔn)點(diǎn)，長白山區(qū)東部、北部主要表現(xiàn)為平均2～5mm／a的大面積下沉運(yùn)動(dòng)，而龍崗火山區(qū)表現(xiàn)為相對(duì)上升運(yùn)動(dòng)，其相對(duì)長春基準(zhǔn)點(diǎn)的上升速率超過40 mm／a。主要上升的水準(zhǔn)路線為撫松－吉林南部和通化－撫松一帶。這個(gè)結(jié)果表明這龍崗火山地區(qū)出現(xiàn)較大范圍的地殼隆起，其變化應(yīng)與地下的巖漿活動(dòng)有關(guān)。

圖4 水準(zhǔn)點(diǎn)形變矢量圖（據(jù)王慶良）

3 結(jié)論與討論

據(jù)有關(guān)研究結(jié)果，龍崗火山群火山活動(dòng)始于第四紀(jì)早更新世的小椅山期大規(guī)模的溢流式噴發(fā)［9］，形成大約1 000km2的熔巖臺(tái)地，隨后大椅山期數(shù)以百計(jì)的中心式火口在熔巖臺(tái)地上如雨后春筍拔地而起，在面積不到2 000km2區(qū)域內(nèi)密布了百余座火山。距今1600年前噴發(fā)的金龍頂子火山則是龍崗火山群中一座最年輕的近代活動(dòng)火山。本文分析表明，目前龍崗火山區(qū)地震活動(dòng)和地殼活動(dòng)都處于較為活躍的狀態(tài)，這意味該區(qū)巖漿活動(dòng)并未“休眠”。根據(jù)板內(nèi)火山學(xué)研究：在以火山為中心的小范圍內(nèi)，微震活動(dòng)明顯高于其外圍地區(qū)；火山區(qū)出現(xiàn)某些可觀測到的地表形變；在過去10000年、5000年或2000年來有過一次噴發(fā)的火山，應(yīng)為活火山。龍崗火山群符合上述條件，為典型的活火山，存在噴發(fā)危險(xiǎn)，應(yīng)密切關(guān)注未來活動(dòng)趨勢。

［1］ 梁國經(jīng)，劉俊清，李仲巍，等.龍崗火山區(qū)尾波Q 值的初步研究［J］.東北地震研究，2009，（4）：28－32.

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［3］ 匡增桂，郭忻，地震火山地層學(xué)研究綜述［J］.海洋地質(zhì)動(dòng)態(tài).2010，26（2）：19－24.

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