通过地震活动和地形变推断马约特岛附近深部

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NG：通过地震活动和地形变推断马约特岛附近深部岩浆的动态运移火成岩厚度可达几公里至几十公里，它的形成和生长是地壳成形的重要过程。随着研究的深入，人们越来越多地认为：火成岩的生成发生在整个地壳中（Cashmanetal.,），很可能不是单一的生长过程，而是由不连续岩浆的反复注入与积聚而成，但该过程在空间和时间上如何控制深部火成岩的侵位和生长以及相关矿床的形成机制仍不大清楚（Menand,）。长距离岩浆运移现象在地壳内普遍存在（Ishizukaetal.,），岩浆运移不仅对火山建造的形成和火山活动有着重要的控制作用，而且对火山效应评估、裂谷带形貌、洋壳形成以及大陆地壳的最终演化和增生都有着重要的控制作用（Ishizukaetal.,）。

地质调查、岩石学和地球化学、地球物理学与火山学等在分析研究岩浆运移过程中发挥着重要的作用，但地壳深处岩浆运移的动态过程很难被捕捉到（Cescaetal.，）。新近在NatureGeoscience发表的文章，利用地球物理（地震活动和地形变）观测资料推断出年5月至年3月的马约特（Mayotte）岛附近深部岩浆排出的动态过程。

西印度洋的马约特岛以东约35km为地震相对平静区，但自年5月开始发生了复杂的地震活动，包括有史以来最大的Mw5.9地震以及年11月全球地震台网检测到的长周期地震信号（VLP事件），马约特岛上的全球卫星导航系统（GNSS）4个观测站也记录到长期的沉降和东倾的位移（图1a）。

作者利用km内的区域地震台和远在哈萨克斯坦ABKAR地震台阵记录的观测数据，以4个不同速度结构模型进行了地震矩张量的全波形反演和深度震相分析，获得了较强的火山构造地震的震源机制、质心位置和震源深度（图1a中的震源球），且利用位于马约特岛上的YTMZ三分量地震台（震中距km内）来检测较弱火山构造地震的相对位置（图1a中的圆点），最终共检测到个火山构造地震且确定了个地震的位置，并识别出个VLP事件且得到22个VLP事件的高质量质心矩张量解（图1a中带红线的黑白色震源球）。

作者通过地震和地形变数据分析，确定了研究时段的火山构造地震活动可划分为4期：

　　（1）.5.10-.6.7为第1期，该期是火山构造地震最活跃的时段，5.15-5.20共发生11次Mw5地震且主要发生在马约特岛以东约35km处（图2a），5.31-6.7的地震活动展示出向上迁移（参见图2b及图1a中深度剖面图上的红线箭头）；

　　（2）.6.7-.6.18为第2期，地震震中向南移动到靠近发现的海底火山位置（图1a中橙色的圆和矩形条所示），第1-2期的震源机制以左旋走滑机制为主（图1a）；

　　（3）.6.28-.9.17为第3期，VLP事件占主导，几乎没有发生Mw4.5火山构造地震（图2a）；

　　（4）.9.17-.3为第4期，VLP事件增多并伴随着新型的火山构造地震活动（图2c和d）。

4个GNSS站观测数据推断出的VLP源位置（图1a深度剖面中的红色虚线椭圆）靠近马约特岛，所有伴随着VLP事件的火山构造地震和第3-4期的大多数火山构造地震（图1及图2a和c的红色和绿色点）都位于更靠近马约特岛的地方，并具有陡倾的NE-SW逆冲震源机制（图1a），与研究区的张扭性应力状态不一致。

该研究认为马约特岛附近的深部岩浆活动过程可划分为2个主要活动阶段（图3）：在第一阶段（第1-2期）发生的由深到浅向上迁移的较强地震群活动是岩浆从Moho面向地表运移过程的响应，第2期结束时间可能标志着海底岩浆喷发的开始；在第二阶段（第3-4期）同步发生的VLP事件和火山构造地震活动及相关的大规模沉降变形，则标志着大型岩浆储库的岩浆排出伴随着的岩浆储库围岩的逐渐破坏并触发共振而致。研究分析表明：在马约特岛和新出现的海底火山间存在长约15km的近水平岩浆储库，该岩浆库的深度位于25-35km，分析时段内至少有1.3km3的岩浆排出。

图1地震震源和形变观测结果展示（a）与科摩罗群岛及主要构造和历史地震及其震源机制解分布图（b）。a中震源球和圆点的颜色代表着与YTMZ台(黄三角形)的距离和波形相似性（Cescaetal.,）

图2岩浆活动相关的时间序列（Cescaetal.,）。a.火山构造地震的震级(圆点)和日发生率(黑线)；b.基于地震矩张量反演(圆点)和台阵分析(x)获得的火山构造地震深度；c.YTMZ站记录到的火山构造地震的S-P到时差作为到Mayotte岛距离的近似；d.VLP事件的震级(紫色圆点)和日发生率(黑线)；e.VLP事件优势周期；f.GNSS的MAYG观测站去均值和去倾后的东倾和北倾与垂直向位移；g.与岩浆活动相关的火山构造地震(蓝线和红线)、VLP事件(靛蓝线)和MAYG站位移矢量长度(绿线)的归一化累积数

图3深部岩浆动态运移过程示意图（Cescaetal.,）　

参考文献

1.CashmanKV,SparksRSJ,BlundyJD.Verticallyextensiveandunstablemagmaticsystems:aunifiedviewofigneousprocesses[J].Science,,():eaag.

2.CescaS,LetortJ,RazafindrakotoHN,etal.DrainageofadeepmagmareservoirnearMayotteinferredfromseismicityanddeformation[J].NatureGeoscience,,13(1):87-93.

3.IshizukaO,GeshiN,KawanabeY,etal.Long-distancemagmatransportfromarcvolcanoesinferredfromthesubmarineeruptivefissuresoffshoreIzu-Oshimavolcano,Izu–Boninarc[J].JournalofVolcanologyandGeothermalResearch,,:1-17.

4.Menand,T.Physicalcontrolsanddepthofemplacementofigneousbodies:Areview[J].Tectonophysics,,(1-4),11-19.　

（撰稿：陈棋福/地星室）

美编：徐海潮

校对：张腾飞

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