錢 程，崔天日，唐 振，江 斌，張 超，陳會(huì)軍，吳 桐

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽(yáng) 110034

0 前言

長(zhǎng)白山天池火山位于吉林省東部的中朝邊境地區(qū)，晚新生代以來(lái)持續(xù)活動(dòng)，為地球上最大的活火山之一［1］.20世紀(jì)60年代初，吉林地質(zhì)調(diào)查局在長(zhǎng)白山開展了4幅1∶20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)填圖，初步揭開了長(zhǎng)白山火山的神秘面紗；80年代以來(lái)，學(xué)者們針對(duì)天池火山的成因、形成時(shí)代、巖漿作用、活動(dòng)期次、噴發(fā)機(jī)制、火山災(zāi)害等進(jìn)行了系統(tǒng)研究，取得了一系列的成果.在諸多研究工作中，天池火山巖漿系統(tǒng)的空間定位及活動(dòng)性評(píng)估是判定火山活動(dòng)未來(lái)走勢(shì)與預(yù)警火山噴發(fā)等現(xiàn)實(shí)性問題的關(guān)鍵.目前，關(guān)于天池火山巖漿系統(tǒng)的探測(cè)工作主要圍繞以下幾個(gè)方面：1）通過火山巖巖石學(xué)研究，在天池火山之下建立了地幔（深部）和地殼（淺部）雙層巖漿房結(jié)構(gòu)模式［2-5］，并識(shí)別出地殼淺部?jī)蓚€(gè)獨(dú)立巖漿房［6］；2）基于物理火山學(xué)分析，推測(cè)天池火山之下存在巨大的巖漿柱，在地殼、巖石圈地幔和下地幔中存在多個(gè)巖漿房［7］；3）利用大地電磁和深地震等地球物理探測(cè)，獲得了長(zhǎng)白山地區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)及地溫結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)而揭露其下伏巖漿房賦存特征［8-17］.

學(xué)者們通過人工地震、火山地震和大地電磁等地球物理探測(cè)方法，將天池火山淺部巖漿房頂界面的賦存深度限制于天池偏北下方5～15 km范圍.但根據(jù)不同方法解析所得到的具體深度不甚一致，主要有12 km［13］、8～9 km［16］、5 km［9］、7 km［10］等，究其原因在于地球物理探測(cè)巖漿系統(tǒng)所成的影像具有局限性和多解性.也有學(xué)者利用天池火口及周邊千年大爆發(fā)噴發(fā)物的地球化學(xué)和斑晶特征研究確定了火口之下堿流質(zhì)和粗面質(zhì)巖漿房的深度分別為5 km和7～9 km［6］.近年來(lái)，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心在長(zhǎng)白山天池火山及池北地區(qū)開展了4個(gè)以科學(xué)研究為目的科鉆工程.其中CZK07鉆孔位于天池北坡“U”形谷的南部地區(qū)，距天池北泄口3～4 km，坐標(biāo)為128°03′39″E、42°03′12″N，海拔為1 805 m，鉆孔開孔傾角90°，進(jìn)尺644.8 m，巖心長(zhǎng)度566.8 m，主要揭露了天池火山晚新生代以來(lái)的火山噴發(fā)物［18］.該孔位位于地球物理探測(cè)所推測(cè)的淺部巖漿房正上方，靠近天池火山千年大噴發(fā)和氣象站期堿流質(zhì)火山噴發(fā)的火口，其井溫測(cè)量所揭示的地溫變化規(guī)律對(duì)于揭示區(qū)域地殼熱結(jié)構(gòu)、定位淺部巖漿房賦存特征、監(jiān)測(cè)巖漿房動(dòng)態(tài)信息等科學(xué)問題具有重要意義.鉆孔測(cè)溫資料顯示，該井地溫較高且與井深呈線性相關(guān)關(guān)系，一定程度上反映了天池火山北坡淺部巖漿房上覆地殼的地溫梯度及其變化特征.本文重點(diǎn)對(duì)該鉆孔的測(cè)溫情況進(jìn)行報(bào)道，并在井溫資料與地溫梯度評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，結(jié)合前人全新世火山噴發(fā)物的巖漿溫度研究，估算天池火山淺部巖漿房的賦存深度.

1 區(qū)域概況

長(zhǎng)白山天池火山橫跨中朝邊境，整體呈現(xiàn)山地地貌，溝壑縱橫，地形復(fù)雜，相對(duì)高差較大，其中心火山口分布較多，相互疊置、多期活動(dòng)，并塌陷積水成湖，形成國(guó)內(nèi)外知名的高山淡水湖——天池［19］.區(qū)內(nèi)水系發(fā)育，呈放射狀，為鴨綠江、松花江和圖們江的源區(qū)［20］.大地構(gòu)造位置上，該區(qū)屬中朝古板塊東北緣，新生代處于日本?；『笈璧睾椭袊?guó)東北松遼斷陷盆地之間的北北東向隆起區(qū)［21-24］，屬西太平洋板塊向歐亞板塊俯沖的前緣地區(qū)，是環(huán)太平洋火山鏈和地震帶的重要組成部分［21-26］.晚新生代以來(lái)長(zhǎng)白山火山活動(dòng)強(qiáng)烈，相繼經(jīng)歷了玄武質(zhì)—粗面質(zhì)—堿流質(zhì)的演化過程［2］（圖1a）.圍繞天池發(fā)育環(huán)狀火山構(gòu)造，并在天池外坡的錐體上發(fā)育放射狀火山構(gòu)造，控制溝谷及水系分布.天池火山形成于中新世玄武巖臺(tái)地之上，相繼形成了上新統(tǒng)軍艦山組玄武巖，下更新統(tǒng)漫江組玄武巖、小白山組粗安-粗面質(zhì)碎屑巖及熔巖、老房子小山組玄武巖，中—上更新統(tǒng)白頭山組Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段粗面巖及其碎屑巖，全新統(tǒng)冰場(chǎng)組火山泥石流、火山碎屑流和空降堆積，全新統(tǒng)白云峰組火山泥石流、熔巖流、火山碎屑流和空降堆積，全新統(tǒng)八卦廟組空降堆積和熔結(jié)凝灰?guī)r（圖1b）.

圖1 長(zhǎng)白山天池地區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of Tianchi Volcano in Changbai Mountain

2 井溫測(cè)試與地溫梯度計(jì)算

2.1 測(cè)溫原理

對(duì)于CZK07鉆孔的井溫測(cè)量，使用了自制留點(diǎn)溫度計(jì)升降設(shè)備.該設(shè)備是在方形鐵架里固定鋁合金汽車輪轂，輪轂軸兩端用軸承固定，再把直徑1 mm、長(zhǎng)約700 m的鍍鋅油絲繩纏繞在輪轂凹槽里，在油絲繩的尾端綁定1.5 kg左右的重錘，而后自尾端開始每隔50 m綁定1個(gè)銅套留點(diǎn)溫度計(jì)，共計(jì)12個(gè).測(cè)溫時(shí)，首先固定方形鐵架及汽車輪轂，使尾端綁定重錘的油絲繩緩慢勻速送往鉆孔，保證油絲繩撐開拉直，以減少飛輪抖晃對(duì)測(cè)溫結(jié)果的影響，待重錘落底后，等待30～60 min后，緩慢勻速提升油絲繩，待銅套留點(diǎn)溫度計(jì)到達(dá)地表后迅速卸載，觀測(cè)其內(nèi)留點(diǎn)溫度，并記錄.測(cè)溫過程采用銅套留點(diǎn)溫度計(jì)的好處在于其內(nèi)水銀柱指示的位置不隨周圍溫度的下降而下降，保留在曾經(jīng)達(dá)到過的最高點(diǎn)，此外銅套對(duì)留點(diǎn)溫度計(jì)也起到良好的保護(hù)作用，本次測(cè)溫使用的是江蘇省常州市瑞明儀表廠生產(chǎn)的銅套留點(diǎn)溫度計(jì)，溫度測(cè)量范圍0～150℃.

2.2 井溫資料

CZK07鉆孔的井溫資料主要來(lái)源于系統(tǒng)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù).一般而言，系統(tǒng)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)是在完井之后靜井4～7 d甚至數(shù)月后進(jìn)行地溫測(cè)井時(shí)獲得的地溫?cái)?shù)據(jù).由于靜井時(shí)間長(zhǎng)，井溫和地溫近于平衡，這類數(shù)據(jù)可以反映地層地溫［27］.CZK07鉆孔于2013年5月中旬完井，于2013年6月中下旬開展了7次系統(tǒng)測(cè)溫工作，測(cè)溫結(jié)果見表1.多次測(cè)溫結(jié)果顯示，孔深600 m以上的測(cè)溫結(jié)果較高且一致（102.5～106.8℃），且地溫隨深度呈一次正相關(guān)變化（圖2a），個(gè)別測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)顯示溫度異常，但不影響測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的整體相關(guān)性特征.

表1 2013年6月CZK07孔井溫記錄表Table 1 Records of temperatures vs.depths in CZK07 borehole in June 2013

2.3 地溫梯度計(jì)算

首先確定恒溫帶的深度和溫度.本研究中，恒溫層的深度定位為50～100 m間的第一個(gè)測(cè)點(diǎn)深度（D0），溫度T0即為其測(cè)點(diǎn)的溫度.如某一深度Dn點(diǎn)的地溫為Tn，則該點(diǎn)的地溫梯度G＝（Tn-T0）/（Dn-D0）.在數(shù)據(jù)處理時(shí)，以當(dāng)天的測(cè)溫記錄為基礎(chǔ)，將不同深度溫度值計(jì)算出的地溫梯度加以算數(shù)平均，即為其當(dāng)天的平均地溫梯度，多天測(cè)溫得到的地溫梯度的平均值即為該井的平均地溫梯度.根據(jù)以上數(shù)據(jù)處理過程，得到CZK07鉆孔的地溫梯度與深度關(guān)系圖（圖2b）.

1）6月14日的兩次測(cè)溫的地溫梯度較為穩(wěn)定且一致，分別為11.0～16.8℃/100 m和13.4～16.7℃/100 m，平均地溫梯度均為15.0℃/100 m.

2）其他各次測(cè)溫的地溫梯度變化范圍較大，6月21日測(cè)溫的地溫梯度為16.0～24.1℃/100 m，6月23日兩次測(cè)溫的地溫梯度為13.7～25.6、12.4～23.0℃/100 m，6月30日兩次測(cè)溫的地溫梯度為19.4～22.9、15.0～23.2℃/100 m.3天的平均地溫梯度分別為19.9℃/100 m、19.2℃/100 m和18.5℃/100 m，加權(quán)平均為19.2℃/100 m.

3）7次測(cè)溫的地溫梯度整體變化于11.0～25.6℃/100 m，平均值為17.8℃/100 m，但各段具有明顯的變化趨勢(shì)，主體呈3段式特征：孔深大于450 m的地溫梯度較為穩(wěn)定，變化于13.4～17.8℃/100 m（平均值為15.3℃/100 m）；孔深由450～50 m地溫梯度呈增大趨勢(shì)，由14.4～16.3增至16.7～23.3℃/100 m，平均值由15.3增至20.4℃/100 m；孔深由250～100 m地溫梯度呈減小趨勢(shì)，由16.7～23.3減至11.0～19.4℃/100 m，平均值由20.4減至14.7℃/100 m（圖3b）.

就單日測(cè)溫而言，6月14日較為穩(wěn)定，地溫梯度平均值為15.0℃/100 m，其他日期變化較大，地溫梯度平均值較高，變化于18.5～19.9℃/100m之間.總體變化趨勢(shì)上，由淺部（孔深100 m）—中上部（孔深250 m）—中下部（孔深450 m）—下部（孔深大于450 m），地溫梯度具有增大、再減小、而后穩(wěn)定的趨勢(shì)，平均值由14.7—20.4—15.3℃/100 m，而后穩(wěn)定，變化幅度由大變小.考慮到孔深450 m以下的穩(wěn)定地溫梯度與6月14日較為穩(wěn)定的單日情況，筆者認(rèn)為CZK07鉆孔的地溫梯度主要變化于13.4～17.8℃/100 m，加權(quán)平均值為15.3℃/100 m.

3 淺部巖漿房定位與單井測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)評(píng)價(jià)

3.1 淺部巖漿房地面投影定位

四平—長(zhǎng)白山—日本地震層析剖面圖顯示，斷面上呈現(xiàn)兩個(gè)異常地質(zhì)體，一個(gè)是從日本深海溝向西傾斜的低溫高速帶（正異常），另一個(gè)為長(zhǎng)白山火山區(qū)向東南方向深部延伸的高溫低速帶（負(fù)異常）［28］.基于長(zhǎng)白山火山區(qū)下部向深部延伸的高溫低速帶特征，學(xué)者提出了長(zhǎng)白山火山巖漿柱，認(rèn)為該巖漿柱是一個(gè)總體呈串珠狀排列的層狀富巖漿集合體，地殼部分存在數(shù)個(gè)高溫低速囊狀體，且在地殼淺部埋藏若干高溫囊狀體［7］，該認(rèn)識(shí)得到了火山巖石學(xué)研究的佐證.小震精定位和地表形變反演表明，在天池火山地下約5 km存在一個(gè)巖漿房［29-30］，這一深度與普遍認(rèn)為的堿流質(zhì)巖漿的貯存深度相一致［31］.朝鮮一側(cè)的地震觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得到在天池火山地下5～10 km的范圍內(nèi)存在明顯的低速異常，峰值出現(xiàn)在8 km左右深度，推測(cè)此低速異常帶為巖漿的貯存區(qū)域［32］.Jiang et al.［33］基于天池火山周邊的4個(gè)深井熱流數(shù)據(jù)對(duì)長(zhǎng)白山火山的熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，認(rèn)為天池破火山口附近的熱流量值最高，并向周邊遞減，在超出深地震成像的地殼巖漿房區(qū)降低至正常熱流，并由此推測(cè)天池巖漿系統(tǒng)是一個(gè)以天池火山口為中心的深度為8～14 km的橢圓形巖漿房，其東西軸約20 km、南北軸約70 km.上述研究成果顯示，天池火山的下伏地殼中蘊(yùn)含了若干垂向上和橫向上斷續(xù)分布的地球物理異常囊狀體，分布于天池破火山口周邊地區(qū).

長(zhǎng)白山火山及周邊的三維深地震測(cè)深研究顯示，在天池地殼淺部深度小于8～9 km范圍內(nèi)，巖漿囊的分布范圍小，集中分布在天池火山口稍北的南北方向上，4 km、6 km、8 km深度的P波慢度擾動(dòng)影像顯示在天池火山北坡存在一潛伏的環(huán)狀構(gòu)造，其內(nèi)存在若干低速囊狀體，最為顯著的位于瀑布-導(dǎo)站地區(qū)［16］.長(zhǎng)白山地區(qū)的大地電磁測(cè)深結(jié)果顯示，天池火山口及附近的電性結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)三維異常體特征，異常體埋深12 km（淺部巖漿囊），其中4個(gè)顯著的低阻體分別位于長(zhǎng)白山錦江溫泉、聚龍泉溫泉、長(zhǎng)白山北山門和雙目峰附近，大體代表了淺部巖漿房頂部的潛伏高溫體［13］.南北向橫穿天池的二維大地電磁測(cè)深剖面揭示了剖面深部的電性結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示天池火山口下方存在明顯的直立型巖漿通道，在火山口下方往北方向附近，在埋深位置約7 km深處存在一個(gè)明顯的低阻異常體，與天池火山口下方的巖漿通道對(duì)接，推測(cè)其可能是地表淺部發(fā)育的巖漿囊［10］.也有學(xué)者詳細(xì)調(diào)查了天池火口及周邊千年大爆發(fā)噴發(fā)物的序列與分布，并基于堿流質(zhì)和粗面質(zhì)火山噴發(fā)物的地球化學(xué)和斑晶特征確定了火口之下地殼淺部的兩個(gè)獨(dú)立的巖漿房，模擬結(jié)果顯示堿流質(zhì)巖漿房位于天池火口偏北方向（深度為5 km），粗面質(zhì)巖漿房位于天池火口正下方（深度為7～9 km）［6］.這些研究結(jié)果推測(cè)的天池火山淺部巖漿房地面投影位置主要分布于天池破火山口偏北地區(qū)，大體與天池火山區(qū)溫泉群的分布（瀑布-導(dǎo)站）［34］及全新世氣象站期堿流質(zhì)火山活動(dòng)定位［35-36］一致.由此推測(cè)，天池火山口偏北方向地球物理探測(cè)的異常囊狀體可大致定位天池火山淺部巖漿系統(tǒng)的分布，其中特征最為顯著的即為天池火山北坡瀑布-導(dǎo)站地段下部的三維異常體.而本研究中的CZK07鉆孔位于瀑布至導(dǎo)站的中部位置，即位于淺部巖漿房的正上方.

3.2 單井測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)評(píng)價(jià)與熱儲(chǔ)的地溫影響

基于斷層控制的花崗巖類侵入體固結(jié)過程研究，獲得了淺層（5～15 km）侵入體的熱演化過程，侵入體巖漿囊形態(tài)隨時(shí)間發(fā)生變化，熱力學(xué)結(jié)果顯示，巖漿囊在成形后向下封閉、向上具有極高的熱流值，同時(shí)出現(xiàn)兩側(cè)不對(duì)稱的特征，且遠(yuǎn)離巖漿囊橫向上的地溫梯度陡然變小且穩(wěn)定［37］.模式圖顯示，巖漿囊頂覆地殼的地溫梯度可達(dá)80～200℃/km，且靠近巖漿囊呈變大趨勢(shì)，而橫向遠(yuǎn)離巖漿囊地區(qū)地溫梯度穩(wěn)定，約為25～30℃/km.Silva等［38］認(rèn)為世界上火山區(qū)地下的地溫梯度主要變化于30～50℃/km，并模擬了地溫梯度為30℃/km和50℃/km的淺部巖漿儲(chǔ)層熱結(jié)構(gòu)，兩個(gè)結(jié)果顯示淺部大型巖漿儲(chǔ)層上覆地殼的地溫梯度均為160℃/km左右，該值主要受淺部巖漿囊狀體的頂面深度控制.據(jù)天池火山南北方向的大地電磁剖面特征［10，13］，火山之下的地殼淺部顯著低阻囊狀體位于天池破火山口北部，低阻囊狀體頂部電阻率增大至中等，上覆地殼的電阻率較為穩(wěn)定，橫向上囊狀體兩側(cè)電阻率等值線密度不對(duì)稱，遠(yuǎn)離囊狀體淺部地殼具有高阻特征，相似于上文其他學(xué)者模擬的巖漿囊熱力場(chǎng).

長(zhǎng)白山地區(qū)用于商業(yè)溫泉開發(fā)的鉆井較多，主要分布在天池火山北腹地的二道白河鎮(zhèn)地區(qū)和西腹地的撫松縣松江河地區(qū)，地溫梯度大體分布于10～30℃/km.而在天池火山錐體上的鉆孔較少，僅有的幾個(gè)鉆孔零星分布在天池火山北坡，包括飛狐山莊鉆孔（深度155 m）、二道白河長(zhǎng)白山保護(hù)局鉆孔（深度150 m）、大宇飯店鉆孔（深度427 m）和雙目峰鉆孔（深度98 m）［39］，還有北山門東側(cè)的浮石林峽谷鉆孔（編號(hào)CZK06，深度402 m）及文本討論的CZK07鉆孔.鉆孔測(cè)溫資料的報(bào)道也較少.Jiang et al.［33］報(bào)道了包括CZK07在內(nèi)的4個(gè)鉆孔井位的地溫梯度，其中天池火山錐體周邊臺(tái)地上鉆孔的地溫梯度為28～29℃/km，而天池火山錐體邊部鉆孔的地溫梯度為30～49℃/km.筆者獲得浮石林峽谷CZK06鉆孔的地溫梯度約為35℃/km.結(jié)合上述區(qū)域地球物理探測(cè)和地溫資料，可推測(cè)天池火山的地溫場(chǎng)與世界上其他火山區(qū)相似，淺部巖漿囊正上部地殼的地溫梯度較高，達(dá)到150℃/km以上，靠近巖漿囊地殼的地溫梯度急劇變小，約為30～50℃/km，遠(yuǎn)離巖漿囊地殼的地溫梯度穩(wěn)定變小，約為10～30℃/km.CZK07鉆孔位于淺部巖漿房的正上方，地溫梯度主體變化于134～178℃/km，平均為153℃/km，與火山區(qū)淺部巖漿房上覆地殼的地溫梯度一致.由此判斷CZK07鉆孔單井測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)可較好地反映天池火山淺部巖漿房上覆地殼的地溫場(chǎng)特征.

天池火山錐體上的溫泉主要有天池破火山口北部的湖濱溫泉、北坡瀑布-導(dǎo)站的北坡溫泉群（包括聚龍泉）、西坡錦江峽谷上部的錦江溫泉群，這些溫泉的最高水溫可達(dá)80℃左右.上官志冠等［34］對(duì)這些溫泉地?zé)釁^(qū)逸出氣體的物質(zhì)來(lái)源進(jìn)行了研究，認(rèn)為這些地?zé)崴从诖髿饨邓c水熱活動(dòng)伴生的深源氣體釋放強(qiáng)度不高，少量深源氣體也并非是現(xiàn)代上地幔活動(dòng)巖漿侵入所致，而是來(lái)自歷史上火山噴發(fā)活動(dòng)遺留的幔源巖漿殘留體.Jiang et al.［33］所獲得的4個(gè)鉆孔地溫梯度在孔深300～460 m、330～1360 m、330～880 m地溫較高且穩(wěn)定，呈現(xiàn)較低的地溫梯度.由此推測(cè)，天池火山區(qū)地?zé)崴赡苤饕獊?lái)源于與地表水有關(guān)的淺層地下水，其熱源可能主要是淺部巖漿房及上覆地殼較高的地?zé)崽荻?就CZK07鉆孔井溫和地溫梯度與井深的關(guān)系而言，在鉆孔中上段（450 m以內(nèi)）呈現(xiàn)波動(dòng)，主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面：1）由淺部（孔深100 m）—中上部（孔深250 m）—中下部（孔深450 m），地溫梯度具有增大、再減小、而后穩(wěn)定的趨勢(shì)；2）地溫梯度最高值出現(xiàn)在孔深250～350 m處，可達(dá)200℃/km，地溫約為60～80℃（圖2）.250～450 m的深度范圍及60～80℃的地溫與北坡溫泉群的熱儲(chǔ)深度及溫度相近，較高的地溫梯度出現(xiàn)在熱儲(chǔ)偏上層位，且在孔深300 m以內(nèi)地溫梯度的變化范圍較大，這些現(xiàn)象的出現(xiàn)可能均為淺層穩(wěn)定熱儲(chǔ)層與地表水熱交換的結(jié)果.因而推測(cè)，北坡溫泉群熱儲(chǔ)對(duì)CZK07鉆孔井溫的影響范圍應(yīng)在孔深450 m范圍內(nèi)，影響的結(jié)果使得孔深250～350 m地溫梯度升高，而整個(gè)鉆孔的地溫梯度平均值和450 m以下的穩(wěn)定地溫梯度，尤其是后者（134～178℃/km，加權(quán)平均值為153℃/km）可大致代表CZK07鉆孔位置淺部地殼的地溫梯度.

4 巖漿房深度估算

巖漿房深度海拔（H，單位為km）的估算主要基于全新世巖漿溫度（T，單位為℃）和地溫梯度（G，單位為℃/km）計(jì)算而得，即H＝H0-T/G（H0為計(jì)算地的海拔高度，即1.805 km）.

前人基于火山巖巖相學(xué)和巖石地球化學(xué)對(duì)天池火山全新世巖漿溫度進(jìn)行了大量研究.李霓等［40］通過天池火山全新世3期浮巖長(zhǎng)石斑晶中熔體包裹體的高溫?zé)崤_(tái)實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為：第1噴發(fā)期巖漿均一溫度在938～1 014℃之間；千年大噴發(fā)期（第2噴發(fā)期）均一溫度位于兩個(gè)區(qū)間，分別是850～926℃和1 005～1 024℃之間；第3噴發(fā)期巖漿均一溫度在974～1 062℃之間.金伯祿等［41］通過天池火山區(qū)的巖石地球化學(xué)研究，認(rèn)為全新世堿流質(zhì)巖漿的溫度為1 070℃.潘波等［6］對(duì)千年大噴發(fā)堿流質(zhì)噴發(fā)階段和粗面質(zhì)噴發(fā)階段的噴發(fā)物進(jìn)行微量元素和斑晶特征研究，認(rèn)為兩階段的巖漿來(lái)自兩個(gè)獨(dú)立的巖漿房，巖漿房平衡溫度分別為743℃和862℃.綜合以上認(rèn)識(shí)，筆者推測(cè)天池火山淺部（堿流質(zhì)）巖漿房的巖漿溫度為750～1 050℃之間.

地溫梯度與巖石的導(dǎo)熱系數(shù)存在密切相關(guān)，而導(dǎo)熱系數(shù)除受巖石的孔隙度和含水率控制外，與巖石的巖性關(guān)系最為密切.長(zhǎng)白山晚新生代火山巖區(qū)的基底巖石出露主要為前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系（原巖主要為火山巖和深成侵入體）、晚三疊世鈣堿性流紋質(zhì)火山巖、晚侏羅世鈣堿性安山質(zhì)火山巖和早白堊世花崗巖①吉林省地質(zhì)調(diào)查院.1∶250 000和龍市、長(zhǎng)白朝鮮族自治縣區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.2004..以上各種巖石與鉆孔揭露的晚新生代火山巖（主要為熔巖和熔結(jié)凝灰?guī)r）的孔隙度和含水率較為一致，且受巖性控制的導(dǎo)熱差異也較小［42］，因此初步認(rèn)為鉆孔巖心的導(dǎo)熱系數(shù)與鉆孔之下的巖石導(dǎo)熱系數(shù)一致，進(jìn)而推測(cè)天池火山北坡CZK07鉆孔之下的地溫梯度為153℃/km（主要變化范圍為134～178℃/km）.

根據(jù)上述計(jì)算公式和諸多學(xué)者對(duì)全新世天池火山巖漿房溫度的估測(cè)結(jié)果，計(jì)算的巖漿房賦存深度見表2.

表2 天池火山北坡淺部巖漿房深度計(jì)算Table 2 Covered depth of superficial magma chamber on the northern slope of Tianchi Volcano

Xu et al.［9］通過2002—2003年火山地震推測(cè)火山震源深度為天池下方5 km；仇根根等［10］根據(jù)大地電磁研究顯示天池火山北坡低阻異常體的深度為天池下方7 km；張先康等［16］利用低P波速度反演出天池火山的地殼巖漿房淺部頂面深度約8～9 km.本研究基于CZK07鉆孔井溫資料，估算天池火山北坡的淺部巖漿房深度海拔為-3.10～-5.06 km，若以天池水面為基本高程（海拔為2.15 km），那么淺部巖漿房深度為5.25～7.21 km，與上述地球物理探測(cè)的反演結(jié)果相近.

5 結(jié)論

天池火山北坡的CZK07鉆孔井溫測(cè)量結(jié)果顯示，在孔深610～613 m地溫較高且穩(wěn)定（102.5～106.8℃），地溫隨深度呈一次正相關(guān)變化，地溫梯度主要變化于134～178℃/km之間，加權(quán)平均值為153℃/km，可大致代表天池火山北坡淺部巖漿房上覆地殼的地溫梯度.基于巖石學(xué)研究推測(cè)的天池火山淺部（堿流質(zhì)）巖漿房的溫度（750～1 050℃），定量估算了天池火山北坡淺部巖漿房的賦存深度海拔為-3.10～-5.06 km，若以天池水面為基本高程，那么淺部巖漿房深度為5.25～7.21km，與地球物理探測(cè)反演所得到的認(rèn)識(shí)近一致.

此外，本鉆孔及天池火山口周邊其他深鉆的井溫長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，不僅可以定量估算淺部巖漿系統(tǒng)的賦存狀態(tài)，而且可以直觀、及時(shí)地反映地下巖漿房的活動(dòng)特征，為火山預(yù)報(bào)及火山災(zāi)害預(yù)警提供重要的技術(shù)支撐.