岩浆流体从深处输送到地表是一个基本过程,它控制着火山活动并塑造了地壳下岩浆系统的形态(Sigurdsson等人,2015年)。在与活跃板块边界相关的火山(如俯冲带、裂谷或热点地区)中,已经通过地震学(Chouet和Matoza,2013年;Kawakatsu和Yamamoto,2015年;McNutt和Roman,2015年;Magee等人,2018年)、地球化学(Costa等人,2020年)、岩石学(Costa等人,2020年)和大地测量学(Dzurisin,2006年)等多种方法对流体动力学进行了广泛研究(Fee和Matoza,2013年;Girona等人,2021年)。因此,这些地区通常被优先用于灾害评估(Tilling,1989年)。相比之下,远离构造边界的板内火山场受到的关注相对较少。尽管许多板内火山在全新世期间有过喷发、持续的热流、挥发性物质排放以及地下地球物理异常(例如中国的长白山、腾冲、哀思库拉火山(Yu等人,2021a;Yu等人,2021b)),但它们在传统的板块构造理论中的危险性通常被认为较低。
位于中国西南部的腾冲火山场(TVF)就是一个典型的板内火山系统(图1a)。该火山场在构造上位于欧亚板块的东南边缘(Jiang,1998年),距离活跃的印缅弧约300公里。最近一次岩浆喷发的14C年龄约为7000年前(Nakai等人,1993年),尽管沉积物的14C年龄被认为在3800–5000年前(Jiang,1998年;Li等人,2017年;Li等人,2020年)。然而,TVF仍显示出活跃的活动,包括广泛的热液系统(Zhao等人,2006年)、地幔来源的CO2释放(Li等人,2024a,Li等人,2024b)以及火山气体中较高的3He/4He比率(Chen等人,2023年)。最近的一项研究在中下地壳异常区发现了深部低频地震(DLFE),表明岩浆通道系统中的某个部分存在与流体相关的不稳定性(Niu等人,2024a)(图1b)。
尽管有这些发现,一个关键问题仍未解决:TVF岩浆系统的深层部分——延伸到下地壳和上地幔——是否正在经历地震生成过程?虽然地球物理模型显示了一个复杂的多层结构,其中可能存在深部储层(Bai等人,2001年;Wang和Huangfu,2004年;J. Huang和Zhao,2006年;Li等人,2008年;Lei等人,2009年;Lei和Zhao,2016年;Wu等人,2016年;Zhang等人,2017年;Xu等人,2018年;Ye等人,2018年;Hua等人,2019年;Z. Huang等人,2019年;Peng等人,2021年;Zhao等人,2021年;Shen等人,2022年;Li等人,2024a,Li等人,2024b;Lin等人,2024年;Tan等人,2024年;Dong和Yang,2025年;Sun等人,2025年;Yang等人,2025年)(图1c),但地震目录仅限于上地壳的构造地震(Liu等人,2024年)和中地壳的DLFE(Niu等人,2024a)(图1b)。从系统最深处持续流体输送的迹象仍然难以捉摸,这在我们对TVF当前动态的理解中留下了一个关键空白。
在这里,我们首次报告了在TVF下方发现的持续深部构造震颤,揭示了其深部活动的一个先前隐藏的组成部分。利用12年的连续地震数据集(2011–2022年)(图1a)(Niu等人,2024a),我们通过网络协方差分析(图S1)(Seydoux等人,2016年)识别出长时程震颤信号,通过迭代匹配滤波技术(Niu等人,2024a)构建了全面的地震目录,分析了震颤频率的变化,并使用反投影方法(Soubestre等人,2019年)定位了震颤源。我们的结果表明,震颤起源于下地壳和上地幔,表现出系统的空间迁移和频谱演化,表明岩浆系统最深层存在持续的地震生成流体不稳定性。
值得注意的是,这种独特的观测现象通常出现在正在喷发或最近有过喷发的火山中(参见McNutt等人,1991年;McNutt,1996年;Konstantinou和Schlindwein,2003年;McNutt,2005年;Nishimura和Iguchi,2011年;Chouet和Matoza,2013年;Kawakatsu和Yamamoto,2015年;McNutt和Roman,2015年)或最近的研究(Carbajal等人,2025年;Carleo等人,2025年;Hirose和Ueda,2025年;Soubestre等人,2025年;Joachim等人,2025年;Kumagai等人,2025年;Reiss等人,2025年)、冰川(Röösli等人,2014年;Helmstetter等人,2025年)、气田(Morabito等人,2024年)和工业场所(Niyogi等人,2023年),但在远离构造边界且已休眠数千年的板内火山中却很少见到。