💡这项突破是什么?
火山是联系地球深部与地表的重要方式，起到了搬运深部物质到浅部、改造地表地貌、影响区域构造的作用。对火山深部结构的探测是理解火山喷发机理的重要一部分。中国具有非常频繁的火山活动，其中海南火山区是中国新生代以来火山活动最强烈、最频繁和持续时间最长的地区之一。海南火山区最新的火山喷发发生在约7500年至1万年前，造成了马鞍岭-雷虎岭火山群。海南火山区晚新生代以来地震极其活跃，历史上曾多次发生中强震，包括1605年M7.5地震，研究还发现在海南东北部存在着一条南北向分布的小震带。前人根据海南火山分布与现代地震记录推测火山群深部岩浆上涌有可能造成了小震密集条带的产生，但该模式仍需要更多的研究来验证。
图1 海南火山区构造简图和大地电磁测点位置分布
近年来有学者使用大地电磁方法对海南火山区中最新活动的马鞍岭-雷虎岭火山群开展研究，结果表明在该火山群下方存在小型的低阻结构，这些浅层的低阻结构被认为可能是岩浆囊或岩石孔隙内高盐度流体造成。而马鞍岭-雷虎岭火山群的喷发形成也被认为是一次 射汽岩浆喷发。这些研究大多集中于中上地壳深度内，对于海南火山区全面的地壳-上地幔浅部的结构探测仍然缺乏。为了全面的探测海南火山区深部结构，中国地震局地质研究所孙翔宇副研究员、詹艳研究员、赵勇伟研究员、赵国泽研究员等与合作者在海南火山区开展了大地电磁阵列探测（图1），通过三维反演技术获得了海南火山区地壳及上地幔顶部的深部电性结构（图2）。
研究在海南火山区发现了多组不同深度的低阻结构，其中浅层的低阻结构与长流-仙沟断裂西侧的火山口和玄武岩分布也基本重合，有可能是火山岩浆-热液系统的一部分。在该地区存在多个石油钻井，钻井温度表明约3km深度存在一个地温梯度跃变曾，之下深度的地温梯度更高，但依然无法达到使硅酸盐熔融的温度，因此在该深度内可能不存在熔融的岩浆。当岩浆喷发后，原有的空隙会被来自地表或深部的流体填充，继续维持较高的电导率，相似流体系统的在火山区普遍存在。另一组在研究去西侧发现的低阻结构由于其深度、温度和电阻率结构的组合表明其有可能是海南火山区的深部岩浆囊。
研究还发现在小震密集条带下方除了浅部存在个别相对低阻结构外，整体表现为高阻结构。由于火山的活动通常伴随着较高的温度以及局部岩石的熔融或熔融岩浆填充原有的空隙，因此通常具有较低的电阻率。火山区发现的高阻体通常解释为不含岩浆的结构，或者已经完全冷却的岩浆结构。因此小震密集条带下方高阻结构的出现对由于岩浆系统引发了小震的说法提住了质疑。使用岩浆上升导致地壳张性断裂发生地震的理论无法解释为何在小震条带下方没有发现壳内低阻结构。
图2海南火山区深部电性结构
目前的火山分布主要在长流仙沟断裂附近，这可能是受到了区域应力和断裂分布的共同影响。海南火山区的主压应力方向为北西向，在垂直的方向会产生拉张作用。长流仙沟断裂与其他小规模的北西向的断裂的产生与这种应力环境相关。这些断裂代表了地壳中的薄弱区域，可能成为岩浆上升的通道。最新的火山分布以及地下低阻体分布的特征可能说明，来自深部的岩浆在到达浅部后可能发生了横向的运动，随后沿着地壳中的薄弱区域（长流-仙沟断裂）喷发（图3）。
图3海南火山区岩浆来源和喷发机制示意图
相关结果发表在国际地球物理著名期刊Geophysical Journal International上。
Sun, X., Zhan, Y., Zhao, Y., Zhao, G., Lingqiang, Z., Xu, J., et al. (2026). Magma dynamics and subsurface structures in the hainan volcanic field, china, and the relationship with seismic activity. Geophysical Journal International, 244(2), ggaf478. https://doi.org/10.1093/gji/ggaf478
