巖漿泡破裂引發(fā)地震的模式
——以吉林松原2013年地震群為例

薛林福，祝 銘，李文慶，劉文玉，劉正宏，劉澤宇

1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，130061 長(zhǎng)春2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，430205 武漢

0 前言

地殼斷裂構(gòu)造活動(dòng)和火山作用被普遍認(rèn)為是引發(fā)地震的兩種主要原因[1-8]。在許多情況下把與火山作用無關(guān)的、發(fā)生于大陸內(nèi)部的地震均歸因于構(gòu)造活動(dòng)，但許多與火山作用無關(guān)的地震并不能完全用地殼斷裂構(gòu)造作用進(jìn)行解釋。地震活動(dòng)不僅僅表現(xiàn)為強(qiáng)烈的地面震動(dòng)和地殼破裂，還伴隨著一系列其他物理化學(xué)現(xiàn)象，如地電、地光、地溫增高、地球深部氣體逸出等[9-10]，這使人們對(duì)地震僅是由地殼巖層破裂引發(fā)的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了質(zhì)疑；一些專家學(xué)者提出發(fā)生在中國(guó)大陸內(nèi)部的海城(Ms7.3，1975年)、唐山(Ms7.8，1976年)等造成巨大破壞作用的大地震是由深部地質(zhì)作用引起的[11-12]，但深部地質(zhì)過程究竟是通過什么方式引發(fā)地震目前還不十分清楚。

巖漿活動(dòng)是驅(qū)動(dòng)地球構(gòu)造演化的重要?jiǎng)恿χ?，同時(shí)也可能是引發(fā)地震的重要因素[8,13-18]。例如，裂谷盆地中巖脈侵入與地震存在密切關(guān)系[14,19-25]。He同位素?cái)?shù)據(jù)表明地震群的發(fā)生與地幔巖漿活動(dòng)具有耦合關(guān)系[26-27]。目前由巖漿侵入引發(fā)的地震還未受到充分關(guān)注，巖漿侵入引發(fā)地震的機(jī)制和模式及伴隨的一系列深部地質(zhì)過程還不十分清楚。

近年來，我國(guó)東北吉林省松原地區(qū)震群式地震活動(dòng)頻繁。2013年10月31日11時(shí)03分在吉林省松原市前郭爾羅斯蒙古族自治縣發(fā)生了5.5級(jí)地震(44.60°N，124.18°E)(簡(jiǎn)稱松原前郭震區(qū))，震源深度8 km；2013年10月31日11時(shí)10分發(fā)生5.0級(jí)地震(44.6°N，124.2°E)，震源深度6 km；2013年11月23日6時(shí)04分發(fā)生5.8級(jí)地震(44.6°N，124.1°E)，震源深度9 km。2014年1月以來又發(fā)生了一系列大小不等的地震，其中4級(jí)以上地震9次、5級(jí)以上地震1次；2018年5月28日在松原市寧江區(qū)(45.27°N，124.71°E)發(fā)生5.7級(jí)地震。已有研究發(fā)現(xiàn)震中地區(qū)存在來自地幔的CO2氣藏[28-30]。松原地區(qū)頻繁的地震活動(dòng)、震中處于松遼盆地油氣田開發(fā)區(qū)、地震活動(dòng)序列的特殊性引起了人們的高度重視，但目前對(duì)松原地震的形成機(jī)制存在著多種不同觀點(diǎn)：1)地震主要是由區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)引起；2)地震活動(dòng)可能是由油氣開采引起；3)地震活動(dòng)與深部地質(zhì)過程有關(guān)。為了揭示松原地震的特殊性，并建立一種能夠解釋盆地地區(qū)地震和深部地震的發(fā)震模式，此次主要針對(duì)前郭震區(qū)開展了研究工作，實(shí)測(cè)了通過震中的大地電磁測(cè)深剖面，開展了地?zé)崽荻取?He/4He同位素比值、CO2碳同位素、火山活動(dòng)、地震序列、震源機(jī)制等方面資料的綜合分析，深入研究了地震活動(dòng)、幔源CO2氣藏的形成與深部地質(zhì)過程之間的相互關(guān)系，提出了一種新的引發(fā)地震的模式——巖漿泡破裂發(fā)震模式，以期為解釋松原地震及類似地震的發(fā)生機(jī)制提新的途徑。

1 松原前郭震區(qū)地質(zhì)背景及地震活動(dòng)特征

1.1 地質(zhì)背景

松原前郭震區(qū)的地震發(fā)生于松遼盆地中部(圖1)。松遼盆地具有典型的斷陷-坳陷型“牛頭狀”裂谷盆地結(jié)構(gòu)。松遼盆地上部主要發(fā)育白堊紀(jì)陸相沉積地層，最大沉積厚度可達(dá)7 000 m，主要由砂巖及泥巖組成，在力學(xué)性質(zhì)上總體表現(xiàn)為相對(duì)塑性；松遼盆地下部的斷陷層為早白堊世中—酸性火山沉積地層，在力學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)為相對(duì)脆性。松遼盆地基底主要為石炭系—二疊系淺變質(zhì)巖(片巖、板巖)及花崗巖侵入巖體，表現(xiàn)為相對(duì)脆性。根據(jù)油氣勘探資料，震中區(qū)基底埋深約4 000 m。第四紀(jì)以來，在松遼盆地邊部存在新生代基性火山噴發(fā)，在震區(qū)鄰近區(qū)域的地層記錄中存在基性噴出巖。松遼盆地具有較高的地?zé)崽荻龋骄s為4.0 ℃/hm。根據(jù)鉆孔測(cè)溫資料，震區(qū)平均地溫梯度約為4.3 ℃/hm。

1.2 地震活動(dòng)特征

根據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)，2013年10月31日在松原地區(qū)發(fā)生Ms5.5級(jí)地震之后的40 d內(nèi)共發(fā)生地震712次，其中5級(jí)以上地震5次，地震主要集中發(fā)生在長(zhǎng)9 km、寬5 km的范圍內(nèi)，震源深度多介于5～10 km，震源破裂沒有擴(kuò)展，為震群型地震，震級(jí)無序。在這次地震發(fā)生后至今又發(fā)生多次震級(jí)較大的地震，2014年和2015年在相同區(qū)域又發(fā)生大于Ms2.0級(jí)地震20次。2017年7月18日至8月15日又發(fā)生大于Ms2.0級(jí)地震11次，其中2017年7月23日發(fā)生Ms4.9級(jí)地震。雖然松原地區(qū)地震的震級(jí)不大，但其特殊的地震序列使其成為中國(guó)自1970年以來最為復(fù)雜和奇特的地震，具有與常規(guī)地震明顯不同的特征。主震發(fā)震深度大，隨后發(fā)生的地震震源深度總體變淺，淺部地震的震級(jí)也較小(圖2)。根據(jù)綜合孔徑雷達(dá)資料，地表不存在明顯的位移，難以用一般的地震形成構(gòu)造機(jī)制進(jìn)行解釋。

圖1 松原地震震中位置和周圍地質(zhì)概況(a)、以地震和鉆井?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)繪制的橫穿松遼盆地的地質(zhì)剖面(b)以及標(biāo)注大地電磁測(cè)深(MT)測(cè)點(diǎn)位置、井位及CO2和烴體積分?jǐn)?shù)的高程圖(c)Fig.1 Location of the epicenter of the Songyuan earthquake and geological background around it (a), geologic profile across Songliao basin drawn on the basis of seismic and drilling data(b), and elevation of this area, location of the MT (magnetotelluric) survey point, locations of wells and distribution of CO2 and hydrocarbon(c)

圖2 松原地區(qū)發(fā)震時(shí)間、震級(jí)、震源深度之間的關(guān)系Fig.2 Relationship among time, magnitude and depth of the earthquake in songyuan

2 震區(qū)深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

大地電磁測(cè)深(MT)是探測(cè)地球深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要手段之一。為了揭示松原前郭地震震中區(qū)域的深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)，探索此次地震的發(fā)震模式，研究組于2015年12月份，采用加拿大鳳凰公司V5-2000大地電磁測(cè)深儀進(jìn)行了震中區(qū)的深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測(cè)，測(cè)制了一條通過震中的MT剖面。測(cè)點(diǎn)間距為500～1 000 m，數(shù)據(jù)采集頻段為0.001～320 Hz，共完成24個(gè)MT測(cè)點(diǎn)的測(cè)量工作，剖面長(zhǎng)度為25 km。為保證獲得高信噪比數(shù)據(jù)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)的信號(hào)記錄時(shí)間均大于20 h。經(jīng)過遠(yuǎn)參考處理之后數(shù)據(jù)質(zhì)量得到明顯改善，特別是在大地電磁信號(hào)較弱的0.1～10 Hz頻段改善尤為明顯。將各測(cè)點(diǎn)的原始時(shí)間序列數(shù)據(jù)經(jīng)傅里葉變換由時(shí)間域轉(zhuǎn)化為頻率域，并通過Robust估計(jì)等處理技術(shù)求得視電阻率、相位和阻抗等信息[31]。進(jìn)一步對(duì)頻率域數(shù)據(jù)進(jìn)行功率譜的篩選、靜態(tài)校正、阻抗張量旋轉(zhuǎn)等數(shù)據(jù)處理技術(shù)后，經(jīng)二維帶地形反演獲得了該區(qū)地下30 km以上的電性結(jié)構(gòu)。反演時(shí)采用非線性共軛梯度反演效果較好的TM模式數(shù)據(jù)，反演擬合差均小于7%。

根據(jù)MT探測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在震中附近的地下深部存在著上部和下部?jī)蓚€(gè)低阻體(圖3a)。上部低阻體位于地下2.5～10 km深度范圍，電阻率小于10 Ω·m，推斷該低阻體為深部基性巖漿侵入體所引起。該低阻體的剖面形態(tài)近圓形，寬約7 km，其下部邊界形態(tài)圓滑完整，上部邊界形態(tài)不規(guī)整，呈破碎狀，有3個(gè)梯度帶與淺部低阻層相連(圖3a)；淺部低阻層為白堊紀(jì)沉積層(圖3b)，推斷這3個(gè)電阻率梯度帶為斷裂帶。下部低阻體位于地下25 km之下，寬約15 km左右。

3 發(fā)震原因

3.1 CO2氣藏的CO2氣來源

在松原前郭地區(qū)油氣勘探開發(fā)過程中，一些鉆井中產(chǎn)出了高純度CO2氣(圖1)，CO2氣的儲(chǔ)層為早白堊世斷陷期火山巖地層[32]。根據(jù)激光拉曼光譜分析及包裹體CO2碳同位素分析，伴生He的3He/4He值為0.88Ra(Ra為大氣中的3He/4He值)，表明這些二氧化碳?xì)饩哂袩o機(jī)成因幔源特征[33]。地幔的脫氣通常與玄武巖漿噴溢和侵入活動(dòng)相伴隨[34-35]。在松遼盆地其他地區(qū)也發(fā)現(xiàn)有幔源CO2氣藏，如大慶油田徐家圍子地區(qū)。這些CO2氣藏的分布受斷裂構(gòu)造控制[30]。綜上所述，可以推斷幔源CO2氣藏的形成與來自地幔的基性巖漿活動(dòng)及斷裂有關(guān)。

在松遼盆地的演化歷史中存在著多期火山噴發(fā)活動(dòng)[36]。位于松遼盆地東部邊緣地區(qū)的長(zhǎng)春大屯火山于7 850萬a前噴發(fā)；位于松遼盆地北部的五大連池火山群中的老黑山和火燒山是近期噴發(fā)形成的兩座休眠火山，其噴發(fā)時(shí)間為1719—1722年，距今不足300 a。鉆孔及地震勘探資料揭示，在松遼盆地沉積地層中還存在大量玄武質(zhì)巖石，推測(cè)為基性巖漿侵入的結(jié)果。這表明在松遼盆地演化的晚近時(shí)期曾發(fā)生過多期基性火山噴發(fā)和巖漿侵入，在此過程中伴隨著地震活動(dòng)和無機(jī)成因氣藏的形成。

a. 通過震中的MT剖面圖；b. MT剖面地質(zhì)解釋結(jié)果圖。圖3 松原地區(qū)MT剖面及解釋結(jié)果圖Fig.3 MT profile constructed from present study and its geological interpretation in Songyuan

3.2 發(fā)震斷裂活動(dòng)誘因

通常把在沉積盆地中發(fā)生的地震解釋為由區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)變化導(dǎo)致的盆地構(gòu)造活動(dòng)所引起[37-38]；事實(shí)上，此次在松遼盆地中發(fā)生的地震有許多難以用構(gòu)造活動(dòng)解釋的地方。松遼盆地及周邊地區(qū)震源機(jī)制解主壓應(yīng)力軸的優(yōu)勢(shì)方向(NE45°)與主張應(yīng)力軸的優(yōu)勢(shì)方向(NW30°)高角度相交，揭示了該區(qū)域主應(yīng)力場(chǎng)優(yōu)勢(shì)方向是NE向[39]。2013年10月31日至11月23日松原震區(qū)ML≥4.5級(jí)中強(qiáng)地震的矩張量反演結(jié)果顯示，幾次中強(qiáng)地震均呈現(xiàn)逆斷層兼少量走滑性質(zhì)，其中NW走向的節(jié)面為此次斷層面，發(fā)震斷層的優(yōu)勢(shì)走向集中在320°左右，優(yōu)勢(shì)傾角分布在38°～65°，推測(cè)此次地震可能由震源區(qū)基底深部的一條NW向隱伏逆沖斷層所引發(fā)[40]。這一結(jié)論與對(duì)區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)狀態(tài)的認(rèn)識(shí)不一致，按照區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)狀態(tài)，NW向發(fā)震斷裂應(yīng)為張性斷裂。由此可見，NW向發(fā)震斷裂的活動(dòng)不是由區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的變化引起的，而是由深部巖漿活動(dòng)導(dǎo)致的局部應(yīng)力場(chǎng)所引起的。

松原地震活動(dòng)序列與常見構(gòu)造作用引發(fā)的地震活動(dòng)序列明顯不同。根據(jù)1999—2007年及2011—2013年的流動(dòng)GNSS(global navigation satellite system)資料分析主應(yīng)變率、最大剪切應(yīng)變率和水平旋轉(zhuǎn)率的空間分布狀態(tài)后認(rèn)為，松原地震不是由區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)變化所引起，而是由深部地質(zhì)過程引起的[41]。

依蘭—伊通、敦化—密山等深大斷裂是東北地區(qū)重要的構(gòu)造活動(dòng)帶，沿這些斷裂帶曾發(fā)生過多次較大的地震[40,42-43]。如果是區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生變化引發(fā)斷裂活動(dòng)，依蘭—伊通斷裂和敦化—密山斷裂則應(yīng)表現(xiàn)出更大的活動(dòng)性，但其近期地震活動(dòng)性卻十分微弱；而地殼活動(dòng)本應(yīng)相對(duì)穩(wěn)定的松遼盆地松原地區(qū)則是近年來在中國(guó)東北地區(qū)地震最為活躍的地區(qū)。因此，引發(fā)松原地區(qū)地震的主要原因來自于地下深部。

松原前郭震區(qū)的震源深度多數(shù)為5～10 km。按照松原前郭地區(qū)平均地?zé)崽荻葹?.3 ℃/hm計(jì)算，脆-韌轉(zhuǎn)換帶的溫度范圍為250～350 ℃[44]，推斷松源震區(qū)脆-韌轉(zhuǎn)換帶的深度為6.2～8.2 km。由此可見，震源位于地殼的脆-韌轉(zhuǎn)換帶附近。

3.3 油氣開采與地震關(guān)系

由于松原前郭震區(qū)內(nèi)有松南氣田和腰英臺(tái)油田，從而引起了人們對(duì)該地區(qū)的地震是由油氣開采所引起的猜測(cè)。據(jù)歷史地震資料記載，1119年在距此次地震震中90 km處發(fā)生Ms6.75級(jí)地震，2003年在距此次地震震中以西8 km處發(fā)生了Ms5.1級(jí)地震[40,45]，而該地區(qū)油氣開采是2006年才開始的；因此認(rèn)為松原地震是由油氣開采所引發(fā)缺乏依據(jù)。

綜上所述，根據(jù)深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)、幔源CO2氣藏的存在、地溫梯度、已知發(fā)生在松遼盆地的巖漿作用和地下地質(zhì)構(gòu)造，推測(cè)引起松原地震的根本原因是由于來自地球深部的基性巖漿在上升過程中形成局部垂向應(yīng)力場(chǎng)及巖漿體的爆裂作用，致使松遼盆地的基底脆性巖層斷裂或斷裂斷層帶重新活動(dòng)而引發(fā)地震；據(jù)此提出了巖漿泡破裂引發(fā)地震模式(圖4)。

4 巖漿泡破裂引發(fā)地震模式

4.1 巖漿泡致震的過程

“巖漿泡”是在地下一定深度通過巖漿逐步聚集形成的巖漿體，類似于在水中以一定速度上升的氣泡。巖漿泡是一個(gè)不同于巖漿房的新概念。巖漿泡的概念側(cè)重于描述巖漿由于浮力作用上升的動(dòng)態(tài)特征，以及由于含有揮發(fā)組分在破裂時(shí)產(chǎn)生巨大能量。巖漿房主要是用于描述位于深部靜態(tài)儲(chǔ)集的巖漿體?！皫r漿泡”破裂致震的過程主要包括：深部巖漿上升、巖漿聚集成泡、巖漿泡破裂和圍巖破裂、次級(jí)巖漿泡的形成與破裂等(圖4)。

圖4 巖漿泡破裂引發(fā)地震模式圖Fig.4 A proposed model for earthquakes triggered by magma-bubble bursting

巖漿上升聚集成泡。來自地幔的小的基性“巖漿滴”在地球深部強(qiáng)大壓力的推動(dòng)下不斷上升，當(dāng)這些基性“巖漿滴”穿過上部地幔后可能首先聚集在地殼-地幔邊界附近形成“巖漿泡”(巖漿房)；隨著巖漿的不斷聚集，巖漿泡的體積逐步增大，一部分巖漿沿構(gòu)造相對(duì)薄弱帶向上侵位，當(dāng)巖漿穿過地殼中下部的塑性層后，因受地殼上部較高強(qiáng)度脆性層的阻擋，在脆性-韌性過渡帶及之下聚集起來；隨著這種過程不斷進(jìn)行，巖漿體就像吹氣泡一樣不斷膨大，巖漿體周圍的巖石通過塑性流動(dòng)變形提供巖漿體的空間，在巖漿泡膨大向上推擠力的作用下，上覆巖層發(fā)生變形，形成局部向上應(yīng)力場(chǎng)。在地殼-地幔邊界附近聚集的大量基性巖漿如果不能突破上覆地殼，隨著時(shí)間的推移發(fā)生冷卻凝固形成殼下“底墊體”。大量深部反射地震資料證實(shí)，在地下底部存在著具有平行反射結(jié)構(gòu)的殼下“底墊體”，松遼北部的深反射地震勘探資料揭示存在殼下“底墊體”。

Fanara等[46]研究了在壓力釋放的作用下，硅酸鹽巖漿中二氧化碳?xì)馀莸某珊撕蜕L(zhǎng)。他們通過觀察同類和異類泡沫的成核和生長(zhǎng)，得到了CO2控制和/或CO2滲透巖漿氣泡成核機(jī)制的新定量信息，對(duì)于巖漿破裂活動(dòng)引發(fā)機(jī)制是一種啟示，類似于我們研究設(shè)想中的巖漿泡破裂。

在我們提出的模型中，地震是由于巖漿泡破裂產(chǎn)生的。當(dāng)巖漿泡增大到一定程度、巖漿泡的膨脹壓力超過上覆相對(duì)脆性巖層所能承受的壓力時(shí)，上覆脆性巖層發(fā)生破裂形成大量裂隙和破碎帶，巖漿泡發(fā)生破裂，一部分巖漿及其中所攜帶的流體物質(zhì)從破裂帶和裂隙中向上溢出，巖漿泡突然破裂和巖層破裂所釋放的能量共同產(chǎn)生地震。在地震過程中及地震發(fā)生后的一段時(shí)間內(nèi)，來自地幔的CO2沿地震過程中新產(chǎn)生的斷裂或裂隙及重新活動(dòng)的斷裂或裂隙向上移動(dòng)，一部分CO2氣存儲(chǔ)在有利的儲(chǔ)集體中，另一部分沿?cái)嗔押土严渡仙降乇砩⒁莸酱髿庵小?/p>

次級(jí)巖漿泡的形成與破裂可能再次引發(fā)次級(jí)小地震。在巖漿泡破裂之后可能會(huì)發(fā)生基性巖漿及流體的分離，巖漿在壓力減小的過程中釋放出幔源的CO2。在巖漿及流體上升的過程中，如果遇到上覆具有封閉性的力學(xué)性質(zhì)較強(qiáng)硬的巖層時(shí)，巖漿物質(zhì)或流體物質(zhì)不斷聚集，在不同深度可能形成具有不同物質(zhì)組成的“巖漿泡”，上升位置較高的“泡”可能由流體甚至可能主要由氣體組成。當(dāng)流體進(jìn)一步上升、產(chǎn)生另一個(gè)“巖漿泡”時(shí)，該氣泡破裂又會(huì)產(chǎn)生另一次規(guī)模較小的地震；當(dāng)產(chǎn)生了多個(gè)“巖漿泡”時(shí)，可能發(fā)生一系列小地震。

4.2 巖漿泡與地震能量的關(guān)系

巖漿泡的大小、脆性巖層的強(qiáng)度、上升流體的壓力決定了產(chǎn)生地震能量的大小。在巖漿泡破裂過程中釋放出兩種能量，一種是巖漿-流體及其所包含氣體突破上覆壓力所釋放的能量，另一種是在巖漿泡形成過程中上覆巖層中累積的應(yīng)變能，這兩種能量同時(shí)釋放可引起強(qiáng)烈地震。如果巖漿泡之上的巖層強(qiáng)度較大，則在巖漿泡及上覆巖層中可以聚集更大的能量，所產(chǎn)生地震的震級(jí)就較大；如果巖漿泡之上的巖層強(qiáng)度小、易破碎，則產(chǎn)生的地震震級(jí)較小。

5 討論

5.1 板內(nèi)地震成因

大陸板塊內(nèi)部地震發(fā)生十分頻繁。事實(shí)上，我國(guó)華北(唐山，Ms7.8)、東北(海城，Ms7.3)地區(qū)大地震的成因至今仍然不十分清楚。這些地震均發(fā)生在中、新生代盆地區(qū)，已有的研究不能排除這些地震是由于巖漿侵入作用引起的。在大陸內(nèi)部發(fā)生的地震所具有的巨大能量可能不是完全由脆性地殼巖層的破裂所引起的，來自地球深部的巖漿(流體)物質(zhì)在地下深部不斷累積的能量也是引發(fā)大地震發(fā)生的巨大能量來源。

5.2 深源地震成因

深源地震的成因是一個(gè)存在諸多爭(zhēng)議問題，目前已提出的深源地震成因機(jī)制模型主要有脫水脆裂、反裂隙斷層作用、絕熱剪切失穩(wěn)等[47]，這些模型主要強(qiáng)調(diào)巖層脆性破裂引發(fā)地震。巖漿泡破裂引發(fā)地震的模型考慮了流體(巖漿)和較強(qiáng)硬巖層對(duì)地震發(fā)生的共同作用，可以解釋許多深源地震的發(fā)生機(jī)制。在地球形成演化的過程中，地球內(nèi)部物質(zhì)的分異作用以及板塊向地球深部的俯沖均可產(chǎn)生大量的巖漿，當(dāng)來自深部的巖漿在其上升過程中遇到機(jī)械強(qiáng)度較高的阻擋層時(shí)就會(huì)在阻擋層之下發(fā)生巖漿聚集形成巖漿泡。這些阻擋層不必是脆性的，只要具有一定相對(duì)強(qiáng)度就可以形成。一些深源地震的形成可能是由于在地球深部的地質(zhì)界面處形成了“巖漿泡”，當(dāng)巖漿泡突破阻擋層發(fā)生破裂時(shí)引發(fā)深源地震。這一模式可以解釋在地球深部發(fā)生的許多深源地震。如在板塊俯沖帶發(fā)生的深源地震是由于俯沖板塊形成了阻擋層，在其下形成巖漿泡破裂和使俯沖板片破裂而引起地震，2015年5月31日發(fā)生于日本小笠原群島的8.0級(jí)地震(震源深度690 km)就可能是由這種機(jī)制引發(fā)的。在非板塊俯沖區(qū)，如果地球深部存在著力學(xué)性質(zhì)較強(qiáng)硬的阻擋層，也可以形成深源地震。

5.3 幔源CO2及烴類氣藏成因

大量研究表明，CO2和部分烴類氣體來源于地幔[28,30,48]，是無機(jī)成因的。根據(jù)地震發(fā)生的“巖漿泡”模式，幔源氣隨著來自地幔的巖漿上升到地殼較淺部位，當(dāng)“巖漿泡”破裂時(shí)，幔源氣從巖漿中分離出去，沿著已有的或由于地震產(chǎn)生的裂隙在適當(dāng)?shù)膬?chǔ)集部位形成幔源氣藏。無機(jī)天然氣主要分布于具有深部巖漿作用的活動(dòng)斷裂帶附近?！皫r漿泡”模式不但解釋了地震的成因機(jī)制，而且在一定程度上解釋了無機(jī)成因天然氣的形成機(jī)制、形成過程及分布規(guī)律。

6 結(jié)束語(yǔ)

深部巖漿物質(zhì)向上侵入是引發(fā)地震的重要因素，來自地幔的巖漿物質(zhì)可以上升聚集在地下一定深度形成巖漿泡。巖漿泡破裂發(fā)震模式是引發(fā)地震的一種重要形式，地震的能量取決于巖層中所儲(chǔ)存的應(yīng)變能及巖漿泡中所儲(chǔ)存的能量。該模式的提出加深了對(duì)地震形成機(jī)制及深部地質(zhì)過程的認(rèn)識(shí)，可以合理解釋板內(nèi)地震和深源地震的發(fā)生原因。

巖漿泡破裂發(fā)震模式也為認(rèn)識(shí)無機(jī)成因天然氣的形成機(jī)制、形成過程和分布規(guī)律提供了十分重要的啟示。在沉積盆地中，如果地震活動(dòng)頻繁發(fā)生，預(yù)示著該地區(qū)可能正在形成無機(jī)天然氣藏。在松遼盆地中存在一些新的地幔巖漿上升通道區(qū)，這些巖漿上升區(qū)為地震活動(dòng)區(qū)，也是無機(jī)天然氣藏正在形成的地區(qū)。