在開放式火山中，長(zhǎng)期存在的熔巖湖直接反映了其與深部巖漿系統(tǒng)之間的連通性。約束淺部巖漿系統(tǒng)的大小和系統(tǒng)中所填充巖漿的流變特征對(duì)于評(píng)估熔巖流和其他火山活動(dòng)的潛在危險(xiǎn)至關(guān)重要。熔巖湖通常會(huì)經(jīng)歷快速脫氣、落石、甚至熱對(duì)流的應(yīng)力擾動(dòng)過(guò)程，從而激發(fā)熔巖湖的振蕩。因此，研究巖漿系統(tǒng)流體的振蕩及其與周圍巖壁的應(yīng)力耦合所輻射的地震波可為探測(cè)巖漿系統(tǒng)幾何形狀和巖漿流變屬性提供了寶貴信息。中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地震學(xué)課題組牛杰明副研究員在對(duì)尼亞拉貢戈火山周圍寬頻帶地震臺(tái)網(wǎng)連續(xù)資料進(jìn)行分析后，首次觀察到了超長(zhǎng)周期震顫事件，揭示了世界上已知最大熔巖湖的晃動(dòng)及其與深部巖漿系統(tǒng)的相互作用過(guò)程。

所發(fā)現(xiàn)的信號(hào)表現(xiàn)為調(diào)和式的地面振蕩，具有兩個(gè)孤立的譜峰，約為15秒和16秒，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)半小時(shí)，以及一個(gè)較長(zhǎng)周期的譜峰，約為76秒（圖1和圖2）。輻射的地震波可在距離熔巖湖小于50公里的臺(tái)站上有效地觀測(cè)到。地震波走時(shí)、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡和形變反演表明：（1）15秒和16秒的模態(tài)與接近地表的兩個(gè)相互正交的水平方向單力相關(guān)，指向熔巖湖的動(dòng)態(tài)波動(dòng)；（2）76秒的模態(tài)與深度為8-16公里的爆炸源相關(guān)，可被視為熔巖湖波動(dòng)對(duì)深部巖漿系統(tǒng)的擾動(dòng)。對(duì)三個(gè)模態(tài)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模后可得出一個(gè)儲(chǔ)存能力約為8立方米/帕、半徑約為7.5公里的球形深部巖漿房。在15秒和16秒模態(tài)出現(xiàn)前的高頻地震波表明，這些信號(hào)可能是由劇烈的脫氣或落石激發(fā)。模態(tài)周期和品質(zhì)因子的變化反映了熔巖湖和深部巖漿房幾何形狀和巖漿粘滯度的變化。這一發(fā)現(xiàn)可能提高我們理解巖漿管道系統(tǒng)的能力，有助于追蹤尼亞拉貢戈火山中的巖漿演化，并進(jìn)一步探究活火山中熔巖湖的形成機(jī)制。

圖1?尼拉貢戈火山周邊地震臺(tái)網(wǎng)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。（右上）熔巖湖的尺寸；（右下）大地測(cè)量和巖石學(xué)所得的巖漿供應(yīng)系統(tǒng)以及該研究所發(fā)現(xiàn)的超長(zhǎng)周期震顫事件不同模態(tài)的震源位置。黑色虛線箭頭為超長(zhǎng)周期震顫事件在15秒和16秒周期附近的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡方向

圖2?超長(zhǎng)周期震顫事件的波形特征。a.代表性事件在最近臺(tái)站的傅立葉頻譜；b.在最近臺(tái)站的速度波形（濾波至12-24秒）；c.在較遠(yuǎn)臺(tái)站的傅立葉頻譜；d.在較遠(yuǎn)臺(tái)站的速度波形；e.在其他臺(tái)站的寬頻帶速度波形；f.其他超長(zhǎng)周期震顫事件的頻譜；g.發(fā)生在15秒、16秒和75秒模態(tài)之前的高頻地震能量

研究成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊JVGR（牛杰明*. Very-long-period signal reveals lava lake sloshing and its interaction with a deep reservoir in Nyiragongo volcano [J]. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 2024, 450: 108088. DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2024.108088.）。研究受國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFF0503101/ 2022YFF0503100）的資助。