4.1 火山地震监测
长白山天池火山的地震监测工作始于1985年。1992年澳门皇冠博彩在每年6~9月,采用DD-1型短周期地震仪,在位于天池北侧3km的位置进行单台观测,地点与现在的长白山天池火山观测站接近。1992年后,流动观测增加到3~5台,采用了DSL-3和EDAS-3地震仪,进行季节性观测。
长白山火山监测台网自1999年7月份开始运行。2006年对台网进行了升级改造,建成了由一个中心台和10个测震子台组成的火山地震台网。目前台网包括3个短周期地震台和8个宽频带地震台。其中横山台、东大坡、西大坡等3个子台因顾停测,其它8个子台运转良好。
建成后的火山台网中心将可以检测到ML0.1级火山地震并能对ML1.0级以上火山地震进行快速定位,从而实现对火山口周围50km范围之内火山地震进行有效监控。
长白山天池火山地震活动自2002年7月份起逐渐增高,地震频次每月由几十次增至上百次,至2003年达到顶峰,为1293次,这种情况一直持续到2005年7月份,2005年7月份以后火山地震频次和能量基本恢复到1999~2001年间的活动水平。
图2 1999-2013年火山地震月频度
长白山天池火山地震除以震群形式发生外,2004年12月17日和2005年4月14日,在距天池火山口30km左右的望天鹅火山分别发生ML4.4和ML4.0地震。
4.2 形变监测
为有效地监测和研究长白山天池火山的地壳活动,从1999年开始,陆续在火山区建设了15个站组成的定期观测的GPS 网、两条精密水准测量路线。构成了点、线、面结合,空间观测技术和常规大地测量技术相结合,以及火山区水平和垂直地壳形变监测相结合的地壳形变立体监测。
长白山天池火山监测站的形变监测工作分为山洞定点形变监测、水准测量监测及GPS观测等。目前山洞定点形变监测仪有DSQ水管仪、SSY-Ⅲ型伸缩仪、PET潮汐重力仪等。天池火山水准观测自2002年开始,首先是在火山北坡进行,全线距离为24.8km,每公里偶然误差为0.45 mm,符合一等水准测量标准。这条水准路线2002及2003年观测结果有比较大的异常变化,全线24.8km的相对高差上升了38.6mm。GPS形变监测网由15个点构成,控制网覆盖范围为1200km2。仪器选用瑞士徕卡公司350型双频GPS接收机,每年进行一次测量。
监测结果表明:自2002年到2005年,长白山天池火山区地面出现了发生了明显的变形。在垂直方向上,水准路线高差3年累积变化达6.8cm,且越是靠近火山口,变形量越大。在水平方向上,以火山口为中心,各观测点总体位移出现放射状变化,最大可达38cm;山体出现明显的膨胀,最大面膨胀可达6×10-6/a。上述变化于2006年后逐步恢复为正常变化。在此期间,长白山天池火山区火山地震活动频繁,其它监测资料也出现了同步的异常变化。
4.3 长白山流体地球化学监测
天池火山观测的主要泉点为聚龙温泉群9号泉、15号泉、锦江1号泉,如图。聚龙温泉群位于天池瀑布北750m处,二道白河上游东西岸I级阶地上,距天池火山口仅3km,海拔约1900m,出露100多个温泉口;锦江温泉群位于长白山天池西南4km处的锦江上游处,锦江大峡谷内,海拔约1700 m,出露泉口20多处。
自1999年起,长白山火山监测站对聚龙温泉、锦江温泉开展了连续监测。聚龙9号、15号温泉每周采集2次温泉气体样品;锦江温泉则每年测量1~2次。气体组分如CO2、He、H2、O2、N2和CH4等通过SP-3420型气相色谱仪进行测量(1999~2006年使用SQ-206型气相色谱仪);而3He/4He比值通过VG-5400质谱计测量。
天池火山区气体成分以CO2为主,含量达68.61%~97.17%,同时含少量He、N2、CH4、H2、O2、Ar、CO、H2S和SO2等。该区逸出气体CH4与CO2稳定同位素和He稀有气体同位素组成具有幔源岩浆射气的基本特征。上官志冠等(2008)认为本区深源气体来自历史上火山喷发活动残留的幔源岩浆体的可能性最大。
聚龙泉群位于地幔岩浆库和地壳岩浆房双重岩浆房之上,但是其水热活动及气体释放主要受后者影响;而锦江泉群通过深大断裂直接与地幔岩浆库相连,且地幔岩浆库处于强脱气状态,加之深大断裂交汇部位形成通道,大量深源气体顺行而上,源源不断地进入大气中。
2003-2004年聚龙温泉释放气体中He、H2含量同步增大,在这期间长白山天池火山地震频繁,且2004年12月17日、2005年4月15日先后发生了ML4.4和ML4.0火山区构造地震。2006年He、H2、CH4等含量较少的气体浓度同步大幅上升,同期发生了以11月11日ML2.6构造型火山地震为代表的火山地震震群。