论文标题：Seismic Images of Pressurized Sources and Fluid Migration Driving Uplift at the Campi Flegrei Caldera During 2020–2024

论文链接：https://www.mdpi.com/2624-795X/6/2/19

期刊名：GeoHazards

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/geohazards

研究背景

坎皮佛莱格瑞破火山口位于意大利那不勒斯附近，是欧洲人口最密集的火山区域之一，居住着约50万居民。该火山口自罗马时代以来经历了多次隆升和沉降的交替活动，最近一次喷发发生在1538年。20世纪以来，火山口经历了三次主要的隆升事件（1950-1952年、1970-1972年、1982-1984年），其中1982-1984年的危机导致近16,000次低震级地震，最大震级达4.0级，造成结构损坏和4万居民撤离。2005年开始，地面隆升重新开始，特别是2018年以来地震活动频率和强度稳步增加，2023-2024年间地震活动显著加剧，包括2024年5月20日记录的Md 4.4级地震。这种持续的活动加剧了公众对火山风险的担忧，促使政府发布了地震风险减缓措施。本文旨在通过先进的地震层析成像技术，揭示2020-2024年间驱动坎皮佛莱格瑞破火山口隆升的地下机制。

研究内容

本研究采用了先进的双差地震层析成像技术（tomoDDPS代码），处理了2020年至2024年6月期间记录的4161次本地地震事件，包含41,272个P波震相和14,683个S波震相读数，以及388,166个P波和107,281个S波微分走时数据。与之前的层析成像研究相比，本研究获得的3D速度模型提供了中央火山口区至约4公里深度的更高分辨率图像。通过分别反演2020-2022年（中等地震活动）和2023-2024年（强烈地震活动）两个时期的数据集，研究人员识别出这两个时期之间5%到10%的速度变化。

图1。(a)弗莱格瑞火山口的数字高程模型(DEM)，图中展示了火山口边缘。外火山口边缘以橙色虚线表示，内火山口边缘以黄色虚线表示。复苏穹丘的形态边界以红色虚线标出。(b)直方图显示了2020年至2024年6月30日期间每日地震次数（黑色），灰色阴影区域突出显示了两个不同的时期（I：2020年至2022年；II：2023年至2024年6月），这两个时期分别进行了层析成像反演以进行比较。

研究结果显示，在波佐利及其近海下方3.0-4.0公里深度存在一个 pressurized 源，表现为P波速度显著增加（+2.5%至+10%），这可能代表富含超临界流体的岩浆侵入体，或者是高压、高密度流体的积累。这一发现与最近的地面变形研究和模拟的源深度一致。同时，岩浆流体向上运移与地热系统相互作用，在索尔法塔拉-皮夏雷利地区下方约2.0公里深度产生了第二个较浅的 pressurized 源，表现为S波速度增加和Vp/Vs比降低。这些过程共同导致了近期隆升加速、地震活动增加以及喷气田气体排放增强等现象。

图2.Vp(a)、Vs(b)和Vp/Vs(c)模型最终解的分布图。图中描绘了各层±0.25km范围内的重新定位的三维地震（黑色圆圈）。S表示索尔法塔拉地区。蓝色实线标出了分辨率较高的区域。

研究总结

本研究通过高分辨率地震层析成像技术，成功揭示了坎皮佛莱格瑞破火山口在2020-2024年活动期间的地下结构变化。研究发现支持存在两个不同深度的 pressurized 源：一个位于3.0-4.0公里深度的主要源区，可能代表富含超临界流体的岩浆侵入体或高压流体积累；另一个位于约2.0公里深度的次要源区，与浅部地热系统活动相关。这些源区通过应力变化和流体/气体迁移改变了地壳弹性性质，共同驱动了当前的火山口隆升和地震活动。虽然研究结果与地面变形分析一致，但完全解析这些 pressurized 源的起源及其对地热系统的影响，仍需结合地球物理、大地测量、地球化学和岩石学数据的综合研究方法。考虑到持续的不稳定状态，需要加强多学科监测工作，以更好地理解和管理这一高人口密度火山区的灾害风险。 这项研究不仅深化了对坎皮佛莱格瑞破火山口动力学过程的理解，也为全球类似破火山口的监测和风险评估提供了重要参考。研究结果强调深部岩浆过程与浅部热液动力学之间复杂的相互作用，是理解火山不稳定的关键。

GeoHazards 期刊介绍

主编：Prof. Dr. Zhong Lu, , Southern Methodist, USA

Prof. Dr. Tiago Miguel Ferreira, University of Lisbon, Portugal

期刊发表范围涵地球物理/地质灾害、气候及气候变化相关灾害、气象灾害、水文灾害、块体运动灾害以及人为和技术灾害等研究领域。自2020年创刊以来，被ESCI、Scopus、GeoRef等多个权威数据库收录。

2024 Impact Factor: 1.6

2024 CiteScore: 2.2

Time to First Decision: 20.1 Days

Acceptance to Publication: 4 Days