长白山天池火山是一座多成因的复式休眠火山，具有再次喷发的潜在危险，其地理位置在中朝边界上，地质上位于中朝克拉通，玄武岩熔岩地台，该处分布有敦化-密山断裂、鸭绿江-图们江断裂、宽甸-敦化断裂、白山-金策断裂等。对于火山灾害的检测，重点可能需要布设在地壳岩浆囊及其周边，故而对火山地壳部分的岩浆囊的分布需要进行综合研究。多年来不少学者从不同的学科出发，对于长白山天池火山进行了研究，有基于地震台( 流动台站或固定台站)的天然地震、人工地震勘探、大地电磁测深（MT）和其他一些地学方法，比如岩石学、流体地球化学、数值建模、放射性定年和遥感等，对长白山天池火山的研究存在一些争议，特别是关于岩浆囊的分布。这对于长白山天池监测站的布设、火山喷发预测与预警工作都十分重要。
地壳岩浆囊的认识有不同的观点，为了能够综合目前多学科研究成果，解决以上实际问题，吉林大学地球探测科学与技术学院管彦武副教授、杨国东教授、吴燕冈教授、金旭教授与中国科学院刘嘉麒院士、德国基尔大学的崔承赞教授、韩国全北国立大学吴昌桓教授、韩国浦项科学技术大学李允秀教授合作，在国家自然科学重点基金项目( 40930314)、国家重点研发计划项目( 2020YFE0201300) 、中国地质调查局项目 ( DD20201118)和吉林大学基本科研业务费( 450060481571、450060521012) 共同资助下，针对长白山地壳岩浆囊进行了建模研究。
通过实测南北方向重力剖面数据，结合前人的地震勘探剖面、MT勘探剖面成果和火山地质成果，系统开展人机交互建模工作， 长白山天池火山周边地质简图如图1、剖面位置及其地形如图2、地壳岩浆囊建模结果如图3所示。结合岩石学、矿物学分析，火山学等分析，得到如下几点认识：
( 1) 在长白山天池火山下存在几个地壳岩浆囊，如 mag1到 mag5; 如果长白山天池火山真如樊祺诚等( 2007) 所说的双层岩浆房，那么本文所研究的岩浆囊是就是浅部的“地壳岩浆房”，其母岩来自地幔的钾质粗面玄武岩，千年喷发后，部分岩浆在地壳滞留、冷却和结晶分异作用，形成现今的岩浆房，并且在不断的分异演化;
( 2) 在北坡上地壳，存在一个埋藏比较浅的高阻、低密度体，距离天池 2 ～ 10km，深度在 7 ～ 15km，可能是岩浆不断的冷却收缩留下的空洞或者是富含气体的岩浆囊。因为随着岩浆上升，不断冷却和减压，溶在岩浆中的挥发分和气体将释放出，这些气体逐步在浅部汇集，形成这么一个富含高挥发组分的密度相对较低的区域，所以在这里存在一个高阻的岩浆囊是合理的，这点和仇根根等( 2014) 的电阻率结构不同;
( 3) 在火山的南坡和北坡，深度大约 3km 处普遍存在一个岩浆岩层。岩层在一些地方有出露，实地考察发现，南坡较为突出，在天池口附近有大范围的露头，并且整体性较好，规模较大。这点和仇根根等( 2014) 研究结果相近。根据岩浆结晶演化规律，天池火山粗面岩和碱流岩属钾质粗面玄武岩浆演化的晚阶段或最终端员，如此巨量的酸性粗面质-碱流质岩浆不可能由岩浆混合形成，只能是岩浆结晶分异的产物( 樊祺诚等，2007) ，樊祺诚等( 2007) 的这个观点也间接地支持了本条结论;
( 4) 在长白山天池正下方存在一个坍塌阻塞了的火山颈，即图8中的plug块体。长白山天池火山千年大喷发后，深部的压力和物质被瞬间释放，到达一定程度后，火山颈必然失稳而坍塌，堵塞火山口，积水成湖，形成了现今的长白山天池。在塌陷的火山颈周边必然存在裂隙，浅部的水下渗，受到深部热源加热，必然返回到地表，形成了现今火山口附近的温泉群，比如，聚龙泉温泉、湖滨温泉和锦江温泉等。
综合以上研究，可见，(1) 长白山天池下方存在地壳岩浆囊;(2) 长白山天池北坡地壳存在一个高阻、低密度体，深度在7～15km，距离天池 2～10km，可能是富含气体的岩浆囊; (3) 在南坡和北坡大约 3km 深度处普遍存在一个岩浆岩层; ( 4) 在天池下存在一个已经塌陷堵塞的火山颈。
图1 长白山天池火山地质简图
图2 研究区位置及其地形图
图3 长白山天池火山地壳岩浆囊分布图
上述研究成果发表在国际地学期刊《岩石学报》(地学2区)上:
管彦武,崔承赞,杨国东,刘嘉麒,李允秀,吴昌桓,金旭,吴燕冈.基于重力剖面的长白山天池火山地壳岩浆囊建模[J].岩石学报,2020,(12):3840-3852. (doi: 10. 18654 /1000-0569 /2020. 12. 16)
