由2022年圣乔治（亚速尔群岛）不安揭示的断层介导岩浆传播与触发地震

沉寂火山下的隐秘剧变

2022年初，居住在葡萄牙亚速尔群岛细长火山岛圣乔治岛上的人们面临一个令人恐惧的问题：是否会发生一次大规模喷发？地面伴随数千次小地震颤抖，岛屿轻微上升并被拉伸。然而，地表从未出现岩浆。本文剖析了这一谜团，揭示了上涌的熔融岩石（岩浆）如何自地球深处疾速上升，却被一条大型地下断层偏转并阻止。研究表明，这类“失败喷发”仍会带来严重的地震危害——并展示了如何通过多种数据的谨慎结合，帮助科学家理解看不见之处的过程。

板块交汇与岛屿生长之处

亚速尔群岛位于两个构造板块缓慢张开的复杂交汇处。圣乔治是一座由沿地壳弱带反复裂隙喷发构成的狭长岛屿。它邻近可产生大地震并引导上涌岩浆的主要断层。2022年3月，仪器记录到岛屿下方突发的一阵地动以及短暂的地面形变脉冲，暗示有新鲜岩浆在移动。由于亚速尔同时兼具活动断层与活火山，它们提供了一个罕见的自然实验室，可用于观察构造断裂与熔融岩石如何相互影响。

通过细微地表运动追踪岩浆

研究团队利用卫星雷达（InSAR）和一网络式的类GPS接收器，逐毫米地测量地面位移。这些数据显示，在短短几天内，岛屿中西部地区以一种最能由一片高而薄的岩浆楔（称为岩脉）向上强迫其通道的模式被轻微抬升并拉开。建模表明该岩脉大约延伸6公里长，向下延伸至约25公里深，起源于上地幔并停在距地表约1.6公里处。有趣的是，并未发现来自浅层岩浆库的明显前期膨胀信号；相反，上升似乎快速且在很大程度上“隐匿”进行，大部分位移以无震动方式发生，岩脉本身并未产生大量地震。

沿隐伏断层的地震群

与此同时，地震学家记录到数月内约1.8万次强烈地震群。通过在陆地与海底部署额外地震仪，并采用先进方法精确地震定位，研究团队发现这些地震并未像许多火山处常见的“哑铃形”模式那样围绕岩脉聚集。相反，它们沿岩脉一侧的狭窄条带排列，与圣乔治西部下方的一条主要地壳断层带相吻合。最早的深部地震在危机发生前数月自约30公里深处向上迁移，与模型中岩脉的底端相一致。一旦主要不安开始，地震活动迅速上升到中地壳深度，随后沿断层向西并向下迅速蔓延，形成丝状聚簇，这些聚簇在数周内缓慢向上蔓延——这一行为与流体沿裂隙流动相比，更为相符，而不仅是岩石破裂。

断层既是高速通道，也是路障

将地形测量、地震与基于噪声的成像结果综合起来，作者提出断层先充当了高速通道，随后又成为岩浆的路障。随着近垂直岩脉沿Pico do Carvão断层带上升，部分岩浆及其溶解气体横向分支进入断层受损、可渗透的岩石中。这种热流体的侧向逸出提高了断层内部的压力，触发了一次异常强烈的小震群，其滑动方向发生了旋转，同时也从主岩脉处泄出压力。压力损失，再加上岛屿基底上覆岩石不断增加的重量与强度，使得入侵在到达地表前停滞。相较于断层能储存的应力，该震群释放的地震能仅属适中，这意味着长期内发生大构造地震的风险仍然存在。

一次失败喷发给我们的教训

对非专业读者而言，关键结论是：并非每次剧烈的震动与抬升都会以喷发告终。在圣乔治的案例中，岩浆自地球深部迅速上升，但被导入既有断层，在那里失压并固化，未能抵达地表。该相互作用仍然产生了数月的地震，并且如果更大断层段失稳，后果可能严重。通过表明断层既能帮助岩浆上升又能使其停滞，这项研究完善了我们对复杂构造环境中火山行为的认知。同时，它也强调了密集监测网络与快速数据分析的重要性，以区分正在酝酿的喷发与发生在脆弱岛屿社区下方但最终“失败”的强力入侵。

引用: Hicks, S.P., Gonzalez, P.J., Lomax, A. et al. Fault-mediated magma propagation and triggered seismicity revealed by the 2022 São Jorge Azores unrest. Nat Commun 17, 3531 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71668-6

关键词: 火山不安, 岩浆入侵, 地震群, 亚速尔群岛, 构造断层