2020, Vol. 36
2. 自然资源部应用地球物理重点实验室, 长春 130026;
3. 基尔大学, 基尔 24118;
4. 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029;
5. 浦项科学技术大学, 浦项 37673;
6. 全北国立大学地球与环境科学系, 地球与环境科学系统研究中心, 全州 54896
2. Key Laboratory of Applied Geophysics, MNR, Changchun 130026, China;
3. Christian-Albrechts-Universitaet zu Kiel, zu Kiel 24118, Germany;
4. Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;
5. Pohang University of Science and Technology, Pohang 37673, Korea;
6. The Earth and Environmental Science System Research Center, Department of Earth and Environmental Sciences, Chonbuk National University, Jeonju 54896, Republic of Korea
长白山天池火山是一座多成因的复式休眠火山，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(金伯禄和张希友, 1994; 刘若新, 1995; 刘嘉麒, 1999; 李春锋等, 2000①, 2006; 魏海泉, 2014)(图 1)。关于长白山天池火山岩浆囊的研究一直是地学界的热点和难点。因为长白山天池火山是休眠火山，具有再次喷发的潜在危险，长白山天池蓄水量达到20.1×108m3。如果再次喷发，将是爆炸式的，这不仅关系到环境问题，还和当地人民的生命财产息息相关。故需要进行火山的勘探和监测工作，其核心问题避免不了研究岩浆囊的位置和规模，然而，长白山天池火山的最近一次大规模喷发已经有“千年”之久，对于火山深部构造的研究，地球物理方法是一类行之有效的方法。多年来，尽管地学工作者对长白山天池火山的研究没有中断过，但是，对于其岩浆囊的位置、规模等信息一直存在较大的争议，如果能够梳理这些研究成果，并结合新采集的重力数据进行建模，这对长白山天池火山可能有一个较新的认识。
① 李春锋, 王瑜, 郑雅琴等. 2000.长白山地区火山作用的地质构造背景.吉林省地震局, 中国地震局地质研究所
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图 1 长白山地区地质简图(据李春锋等, 2000, 2006修改) Fig. 1 Changbaishan region generalized geological map (modified after Li et al., 2006) |
从物理属性来看，岩浆囊应该是低速、低阻、高温、低密度的糊状物质(洪汉净, 2013)，所以，需要从不同的物理性质来综合研究它。本文亮点是数据新，并且是高精度的重力实测数据，结合多学科研究成果的综合性剖面地壳岩浆囊建模。使用的方法是将前人的速度结构、电阻率结构作为本次研究的初始模型和约束条件(有不一致的地方，根据重力异常特征进行选择)，逐步进行建模工作，地下的构造划分和密度赋值后，软件会自动计算出相应的重力响应，当计算的重力值和实测的重力异常值非常接近时，或者说两者的差值足够小的时候，终止建模。这其中还需要考虑火山地质方面的特点，并且该模型还可以根据将来信息的增加、火山认识的提高进行修改，特别是有深孔信息的时候，可以根据实际情况对模型进行修订。甚至随着区域资料的增加，可以进行三维精细模型的建立。本文将首先对长白山天池火山地球物理研究情况进行梳理，然后对新获取的高精度重力数据进行介绍，接着结合现有资料逐步进行建模，最后对该模型进行讨论和总结。
1 长白山天池火山研究概况要对长白山天池火山地壳结构进行建模，就必须先整理总结现有的研究成果，再结合新的高精度重力数据展开工作。所以，这里主要归纳一下地球物理方面的研究进展，其中也穿插一些其他地学成果作为佐证。
到目前为止，对于长白山天池火山岩浆囊的研究工作，总结起来分为以下几大类。
1.1 天然地震通过地震台(流动台站或固定台站)，监测到天然地震信号，用来研究地下深部构造。虽然天然地震带有随机性，能量强弱不一，台站分布不均匀，但是，监测到的天然地震往往能量都较强，长期监测，有比较多的数据共享网站，该方法能获得下地壳甚至地幔的深部信息，是研究地球深部信息的主要手段。当然，该方法也可用于火山岩浆囊和深部构造的研究。长白山天池火山这方面的工作其实还蛮多的，比如，郭履灿等(1996)采用地震层析成像技术对地震台数据进行处理，研究了长白山天池的岩浆囊问题，结果显示在长白山天池火山下面存在低速带，深度在38~65km，横向范围100~200km，并且推测可能就是岩浆囊。段永红等(2003)利用深地震测深数据反演获得了长白山地区的基底结构。结果显示，该地区的基底深度大约为2.0~3.0km。赵大鹏等(2004)根据19个临时地震台数据和3个固定地震台数据，利用地震层析成像技术反演得到的P波速度显示，存在一个长400km，宽200km从地壳到地幔的低速带，并认为长白山火山是一个弧后板内火山。Hetland et al. (2004)展示了一个根据远震接收函数建立的长白山地壳结构，并且对比了张先康等(2000, 2002)的速度结构以及汤吉等(2001)的视电阻率结构，认为在长白山天池火山下3.7~7.0km深度处存在半熔融体。吴建平等(2007)分析了2002~2003年间长白山地区的天然地震事件和1999~2003年间的地震资料，认为在长白山天池火山下5km深处存在活动的岩浆囊，并且压力在增加。Kyong-Song et al. (2016)根据深反射地震获取了长白山天池火山地下存在半熔融体的证据，并认为在5~10km深处可能是地壳岩浆囊的顶部位置。李红昊等(2018)通过背景噪声瑞雷波群速度与相速度频散联合反演长白山S波速，长白山天池火山地壳内存在低速异常，异常深度范围为7~35km，并存在向下延伸的趋势。在7~17km深度低速异常较为明显，推测可能为岩浆囊。雷建设等(2018)结合地震层析成像、高温高压实验、数值模拟与岩石地球化学研究结果，否认长白山天池火山以西的地幔转换带存在低波速异常指示的板块“空缺”和地幔转换带“减薄”，认为长白山天池火山的深部起源于太平洋板块深俯冲至我国东北松辽盆地与大兴安岭交界处形成的“大地幔楔”结构。李天觉和陈棋福(2019)，利用中国东北地震台固定台站和流动台站的观测记录和提取到的接收函数，推测长白山天池火山下方其壳内岩浆囊很可能存在于火山口东北隅至少10km的范围内。Yang et al. (2020)通过数值模拟，并且结合地震层析成像和板块构造理论，大尺度上解释了长白山天池火山及其周边火山的形成过程，长白山天池火山是太平洋板块俯冲脱水形成的。
1.2 人工地震勘探人工地震勘探主要用于油气勘探，并且取得了非常好的应用效果。和天然地震相比，人工地震勘探震源可控，能量较弱，往往用于浅部构造研究。长白山天池火山这方面的工作仅开展过一次，是一条十字剖面：张先康等(2000, 2002)和王夫运等(2002)根据地震勘探数据反演了长白山2D和3D速度结构，结果显示，低速带存在于9~15km深度处，并认为这是上地壳小规模的活动岩浆囊。但是，Song et al. (2007)将张先康等(2000, 2002)的数据重新进行处理解释，认为地壳岩浆囊应该在距离天池20km以北区域的地下。人工地震勘探是地球物理勘探中发展最完善的方法，然而该方法在层状或者近似层状地层非常好，在火山地区效果就会受到影响，所以这里存在多解性也是正常的。
1.3 大地电磁测深(MT)从国内外来看，大地电磁测深在火山深部研究中都取得了很好的效果，在长白山地区开展的MT工作一共有两次：汤吉等(2001)在长白山天池火山口附近做了5条剖面，共计61个MT测点。视电阻率反演结果显示，在天池以北的地下，约12km深处存在低阻带，认为这就是长白山天池火山的地壳岩浆囊。仇根根等(2014)在长白山天池火山做了一条长103km，41个长周期MT测点。视电阻率剖面反演结果和汤吉的很相似，不过比汤吉等(2001)的剖面长，并且多出了不少细节信息，总体结果显示，在北坡山门附近地下存在两个比较明显的低阻带，大约深度在7~17km；南坡距离天池约20km的地下，深度在13~30km处存在低阻带，认为低阻带应该是活动的岩浆囊。
1.4 重力重力勘探在火山研究中应用广泛，并且行之有效。有进行动态监测的，比如，Vajda et al. (2012)研究了菲律宾马荣火山1992~1996年的剩余重力异常的变化，采用非线性反演方法，反演了该火山这期间地下物质的运移情况，并结合地质、地球化学和地形变等资料进行解释，对该火山岩浆上侵情况有了一个新的认识；也有直接对火山结构进行反演解释的，比如，Nunes et al. (2006)对皮库岛(属于葡萄牙亚速尔群岛(火山群岛))利用1997~2002年间506个散点重力数据，利用“生长点”3D反演方法，反演了该火山地下密度结构，否认了前人认为该火山下存在巨型岩浆囊的观点，对该火山的结构有了一个新的认识。类似的例子很多，这里不一一列举。长白山天池火山的重力勘探工作仅仅一次，开展了一条南北方向的重力剖面勘探，横跨南北坡，总长度为146km。该剖面勘探工作的部分前期研究成果，如，郇恒飞等(2012)对长白山天池火山北坡开展的重力垂直梯度数据进行了处理解释，验证了实测重力垂直梯度可以获得更多的地学信息；孙帮民等(2014)对长白山天池火山北坡部分实测重力异常，进行了深度为8km的建模工作，划分了地层和7条断裂构造。当然，也有人根据卫星重力进行研究的，如，Choi et al. (2013)基于EGM2008数据，在地震勘探剖面(张先康等, 2000, 2002; 王夫运等, 2002; Song et al., 2007)约束下，进行三维建模，获得较大尺度的长白山天池火山、望天鹅火山和朝鲜南胞胎山火山地下存在三个低密度不规则的柱状体岩浆房。
1.5 航磁磁法勘探也是研究火山的有效方法，但是该方法容易受到近地表磁性物质的干扰，特别是人文设施，比如变电站和发电站等。不过，航磁发展比较完善，并且受到近地表人为干扰相对较弱一些，所以有人根据航磁资料进行过研究：苏晓轶等(2019)通过航磁异常计算了长白山地区居里面深度，其深度在12.5~15.8km之间，并圈定了长白山地区地热远景区。
1.6 其他地学方法对于火山的研究还有其他很多地学方法，比如岩石学、流体地球化学、数值建模、放射性定年和遥感等，这里不一一列举，仅仅列举几个可以用于佐证长白山天池火山存在岩浆囊的可能性的内容：比如，季灵运等(2009)、季灵运(2012)利用卫星热红外遥感技术，基于Landsat TM/ETM影像和ASTER影像反演获取了1999~2008间长白山地区温度场数据，去除地表环境和气象等影响因素，结果显示，2001~2005年间由于火山活动造成温度热异常，2005~2008趋于稳定，该结果和地震、GPS变形和He同位素比值变化趋势保持一致。并认为该地温热异常是由于岩浆囊膨胀、上涌造成的。
综上可见，前人主要从温度热异常、地震波速度、电阻率、光谱属性、磁性和密度的差异上做工作。对于长白山天池火山岩浆囊的研究工作主要有：利用地震层析成像研究深部地幔火山起源；利用地震勘探反演地壳速度结构；利用大地电磁测深反演地壳电阻率结构等，各方法都各自得到了关于长白山天池火山地区的结构特点。形成的共识是，长白山天池火山存在岩浆囊，是太平洋板块俯冲脱水形成的。但是，对于和我们息息相关的地壳岩浆囊的空间分布位置和几何形态都存在较大的分歧，缺乏一个在多条件约束下，对长白山天池火山地壳岩浆囊进行相对精细的建模工作。因此，本文搜集相关信息，结合新观测的高精度重力数据，对长白山地壳进行一个综合性的建模工作，以为进一步刻画长白山天池火山岩浆囊提供一个重要的参考。这对于长白山天池火山监测工作也有一定的参考价值。
2 数据采集因为该地区属于自然保护区，森林茂密，存在分布较广泛，落差较大的陡坎，以及容易坍塌的火山灰，在这样的地区进行标准直线地面剖面勘探不太可能，所以，本次勘探我们沿着南北坡登山路进行。北坡从天池边，距离水面约20m开始，向北直达两江镇附近，野外工作是在2011年10~11月进行的。南坡从长白朝鲜族自治县，沿着公路直达天池边，野外工作是在2012年6~7月进行的。野外观测点距的设计是，从距离天池分别是0~5km，5~20km，20km以外，点距分别是50m，100m和200m。如图 2所示，其中间隔约4km的间断是天池水，无法进行勘探。剖面总长度约146km，共计1014个测点的高精度重力剖面，由于特殊的地理位置，这是第一次在该地区获取的高精度地面重力数据。
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图 2 研究区位置及地形 左图中黑实线为剖面位置 Fig. 2 The topography and location of the profile The bold black line is the profile in the left map |
重力数据采用加拿大Scintrex公司生产的CG-5型高精度重力仪采集的，实际观测精度为0.024×10-5m/s2。南北坡两个重力基点都和国家重力基点网进行了联测，采用三重小循环，两台CG-5仪器同时联测获得。测点坐标数据采用美国天宝(Trimble)公司的R8 GPS系统，应用DGPS工作模式，测量高程误差低于0.169m。沿着测线，采集了30块岩石标本，使用中国台湾地区群隆兴业有限公司产的玛芝哈克电子密度仪测试标本密度值，密度最大值2.823×103kg/m3(粗安岩)，最小值0.637×103kg/m3(浮岩)，平均值2.435×103kg/m3，可见，近地表岩石密度变化范围较大。
3 数据处理重力数据处理使用加拿大Geosoft公司开发的Oasis montaj软件进行的。地形改正最大半径是20km，区域地形数据采用SRTM的数字地形图。经过各项改正后，得到自由空气重力异常和布格重力异常，布格重力异常的精度为：0.075×10-5m/s2，地形改正和布格改正都统一采用了地壳平均密度2.67×103kg/m3。结果如图 3所示。
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图 3 重力异常和高程图 (a)自由空气重力异常；(b)高程；(c)布格重力异常 Fig. 3 Gravity anomaly and elevation (a) Free Air gravity anomaly; (b) Elevation; (c) Bouguer gravity anomaly |
从布格重力异常图上可见，在天池口及其以北的地方，存在明显的重力低值区，这可能在北坡深部或者上地壳存在局部质量亏损。从整体上看，以天池为中心，向南，向北重力异常呈现出上下起伏，这可能是火山不同期次喷发形成的岩浆岩造成的重力响应。
长白山天池火山区的断裂构造基于欧拉反褶积和人工识别相结合进行划分。长白山天池火山的密度结构模型基于前人的P波速度结构(张先康等, 2002; 王夫运等, 2002)和视电阻率结构(汤吉等, 2001; 仇根根等, 2014)，以及已知地质资料的基础上逐步建立，具体过程下面将详细介绍。
4 欧拉反褶积法欧拉反褶积法是一种自动、半自动的解释方法，由于重力场满足欧拉齐次方程，将其变形，可得到理论方程(1)(Reid et al., 1990; Durrheim and Cooper, 1998; 焦新华和吴燕冈, 2009; Melo and Barbosa, 2018)。欧拉反褶积常用来快速解释重磁场源问题(Barbosa et al., 2000; Beyhan and Keskinsezer, 2016; Golshadi et al., 2016; Singh and Singh, 2017; Kumar et al., 2019)。方程(1)中，(x0，y0，z0)是地面重力异常g的场源位置，也就是勘探的对象。这样，求解场源位置的问题，就变成了解方程(1)中的未知数x0，y0，z0。该方法通常用来求解断裂或者接触带的位置。采用滑动窗口(用最小二乘法求解，这里取10个测点为窗口大小)，每个窗口解出一个点坐标，移动窗口，覆盖整个工作区域就可以得到一系列的场源的点坐标，这些点连接起来就构成了断裂或者是接触带的分布(如图 4所示)。
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(1) |
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图 4 欧拉反褶积法解译的断裂或接触带 (a)南坡，上图是布格重力异常，中图是重力梯度值，下图是欧拉反褶积及其断裂识别；；(b)北坡，上图是布格重力异常，中图是重力梯度值，下图是布格重力异常及其断裂识别.图中红色直线是解译的断裂或接触带，分别是F1，F2，……，F9 Fig. 4 The main faults or contact zones interpreted by Euler deconvolution method (a) the southern slope, upper figure is Bouguer anomaly, middle figure is the gradient of gravity anomaly, below figure is the solution of Euler deconvolution and faults identification; (b) the northern slope, upper figure is Bouguer anomaly, middle figure is the gradient of gravity anomaly, below figure is the solution of Euler deconvolution and faults identification. These red lines are the main faults or contact zones named F1, F2, ……, F9 |
其中，(x0, y0, z0)是地面重力异常g的场源位置，是我们需要求解的对象；
对于剖面情况，方程(1)变为:
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(2) |
采用欧拉反褶积方法也可以求解出场源的基底，结果是2~5km(如图 5中的L1和L2层的分界面)，这个结果和段永红等(2003)的结果很接近。通常来说，不连续界面可以认为是断裂或者不同岩层的分界面，有些不连续界面可能是隐伏断层，如图 4所示，将这些求解出来的解(坐标点)画在图中，线性比较明显的连接起来，就获得了断裂的位置，在一些部位出现比较乱的点的汇集地段，往往是破碎带或者是岩体比较杂乱的体现。比如，F4很可能就是火山颈的位置，并且，在地表面，该处正好是聚龙泉温泉群位置所在，该温泉群的地表最高温度达82℃。张杰等(2015①)在长白山天池火山北坡奶头山观测到了浅层地温偏高，正好对应着F6。这里解释的断裂构造图和李春锋等(2000, 2006)、金伯禄和张希友(1994)的研究结果相比，新解译的断裂或者接触带为F1、F7、F8和F9。
① 张杰, 仇根根, 王兴春等. 2015.长白山火山岩区大地电磁测深与地温监测.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所
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图 5 初始模型建立 L1是覆盖层；L2，L3为上地壳地层；L4，L5为下地壳地层；Mantle为地幔；D表示地层密度(kg/m3)，比如D=2300为该地层的密度是2300kg/m3；mag1为下地壳岩浆囊；mag2、mag3为L3地层内的岩浆囊；mag4、mag5为L2地层内的岩浆囊 Fig. 5 The original model L1 is covering layer; L2, L3 are upper crustal strata; L4, L5 are lower crustal strata; Mantle is mantle material; D means the density of the block, such as D=2300 means the density is 2300kg/m3; mag1 is magma chamber in the lower crustal stratum; mag2, mag3 are magma chambers in L3; mag4, mag5 are magma chambers in L2 |
通常，若要获取较好的解释，就需要融合更多的约束信息，比如地震勘探数据、MT数据、钻孔数据和地质资料等。在该区我们收集到了地震勘探和MT结果，加上本次的重力实测数据，以及其它相关信息。这为我们建立研究区模型提供了更多的约束条件。
人机交互建模，就是在现有先验信息的条件下(初始模型)，通过人工干预的方式，加入约束信息，在研究区建立地质地球物理模型，计算机根据任意形体重力正演公式，计算出对应的重力场值，将计算出来的结果和实测的结果做对比，不断调整模型几何参数和物性测参数，以使其满足一定误差条件下，便完成人机交互建模。该方法在实际资料的解释上，也是比较常用的，其基本思想是根据地质、电法、钻井、地震和重磁数据等进行建模和推断解释(Döring et al., 1997; Chaubey et al., 2002; Zhang et al., 2017)。
模型的建立是一个逐步递进的过程。详细建模过程如下：首先，采用Oasis montaj的二维人机交互反演模块GM-SYS，参考地震波速和密度的经验关系式(孙建国, 2006)，在已有的地震速度模型(张先康等, 2002; 王夫运等, 2002; Song et al., 2007)上建立一个初始模型，考虑到重力异常曲线的特点，更偏重于前者(张先康等(2000, 2002)的速度结构)建模，如图 5所示。从图中可以发现，实测值和模型计算值差别较大，特别是在北坡。从图中可见，布格重力异常可以大致分为四个部分，分别是南坡的S1和S2，北坡的N1和N2。本次计算及文献结果显示，该区的基底大致在3km附近，因此，我们在南坡和北坡各增加了两个块体，分别是BK1、BK2、BK3和BK4，这四个块体密度初始值的给定，主要参考地面岩石标本密度测试结果(如上文介绍)，并结合重力异常的基本形态，四个块体的密度分别是2850kg/m3、2900kg/m3、2500kg/m3和2310kg/m3。这样，模型计算值和实测值误差减少很多，如图 6所示，实地考察中发现，南坡露头比较多，而且基本是密度较大的流纹岩和玄武岩，北坡露头较少，所以平均密度取值南坡大于北坡；而北坡地层中发现大量密度小于水的浮石层，也有地方有密度较大的流纹岩分布。上地壳由L2和L3地层组成，下地壳由L4和L5地层组成。把欧拉反褶积反演的断裂构造信息叠加到改善后的模型中，得到如图 7的效果。从叠加的图上(图 7)看，几个地方和我们改善后的模型比较吻合，如BK1和BK2的边界，BK3和BK4的边界，L3和L4层的分界面。天池下方的一系列的不连续界面(即图 4中的F4)应该就是塌陷了的火山颈位置所在。其它地方的不连续界面，可能是断裂构造。
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图 6 改善后的模型 BK1、BK2、BK3和BK4是四个可能的岩浆岩块体; 其余块体的说明见图 5 Fig. 6 Improved model BK1, BK2, BK3 and BK4 are feasible four magmatic rock blocks; the remaining blocks are shown in Fig. 5 |
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图 7 改善后的模型和断裂构造 BK1、BK2、BK3和BK4是四个可能的岩浆岩块体; 其余块体的说明见图 5; 红线为断裂 Fig. 7 Improved model with fault structure BK1, BK2, BK3 and BK4 are four magmatic rock blockst the remaining blocks are shown in Fg.5. Red lines are faults |
为了再次改善模型，我们需要将断裂构造、MT结果(汤吉等, 2001; 仇根根等, 2014)和其他一些地质信息增加进去：根据MT结构进行适当调节现有结构，同时要注意模型计算值和实测值的差别，对近地表的四个块体进行了局部调整，有部分区域能出露于地表，比如南坡火山口附近，北坡有几处接近于地表的部位，密度的取值也是基于地表露头标本测试结果作为参考定的，得到如图 8所示的结果。这样实测布格重力异常和模型正演计算的异常的差别就非常小了，这就得到最后的密度模型(如图 8)。
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图 8 最后的密度模型 BK1、BK2、BK3和BK4是四个可能的岩浆岩块体；plug是火山颈；其余块体说明见图 5 Fig. 8 The final density model BK1, BK2, BK3 and BK4 are four magmatic rock blocks; plug means volcanic neck; the remaining blocks are shown in Fig. 5 |
实际的地质构造可能和图 8的结果有出入，但是，这个模型的建立参考了已知的地震、MT和重力勘探结果，以及其他一些地质信息，相对来说是一个比较综合的模型(并非卡通图)，在物理上作了弹性、电阻率和密度的约束。从图 8中可见，长白山天池火山地壳大致分5层，L1是覆盖层，L2和L3是上地壳，L4和L5是下地壳。莫霍面深度接近40km，并且南坡深，北坡浅。其中mag1至mag5很可能是地壳岩浆囊，这个部位正好对应着重力异常的低值区域。
6 讨论和结论目前，人们对于长白山天池火山岩浆房的认识一般有两种，一种是以刘若新等(1998)、樊祺诚等(2007)和郭文峰等(2015)等人为代表的地壳岩浆房和地幔岩浆房的双岩浆房模式；另一种是以魏海泉(2010)为代表的串珠状岩浆房模式。本文建立的岩浆囊模式鉴于两者之间，初步划分属于地壳岩浆房部分，符合第一种认识；虽然这里仅仅是地壳部分岩浆囊建模，但是仔细划分，仍然满足串珠状的模式。
通过本次建模研究，发现在长白山天池火山北坡距离天池口2~10km部位，可能存在埋藏较浅的岩浆囊，有潜在的火山灾害危险，建议相关部门开展进一步的勘探或者监测工作。
由于地球物理固有的多解性局限，本次研究虽然综合了多学科研究结果，但是，并不代表地下结构就一定是这样的，仅仅说明，这是一个很可能的结构。随着新的勘探和监测工作的不断深入，特别是区域性资料的增加，新的数据处理和反演方法的出现，必然会有新的认识，该模型还可以综合新的资料和认识，进行不断的修订完善。
在现有资料的基础上建立一个综合模型，这将对火山的监测和勘探工作提供有益的参考。当然，本文建立的模型肯定不是最完美的模型，和实际的地质结构也不一定十分吻合，获取的布格重力异常肯定存在一定的误差，这个误差可能来自于各种因素(这里不展开讨论)，不过总体异常趋势没问题。模型的建立参考了很多已知的信息，综合性较强。如果有新的有价值的资料出现，还可以对该模型进行验证或改进，逐步完善模型。
前人研究中，卫星热红外遥感、He同位素异常和GPS变形测量结果表明有浅层岩浆囊存在的可能性，并且如前文所述，Kyong-Song et al. (2016)根据临时地震台地震观测资料获取了长白山天池火山存在地壳半熔融体的证据；关于深部岩浆囊的赋存位置的探测主要还是来自地震和MT的结果。本文的模型参考了地震速度结构和MT的视电阻率结构，是一个比较综合的模型。如前文所说，同样的地震资料，有两个反演结果(张先康等, 2000, 2002; Song et al., 2007)，本文在建立初始模型的时候，考虑到重力异常曲线的特点，更偏重于前者(张先康等(2000, 2002)的速度结构)建模。关于MT资料的约束，因为汤吉(2001)和仇根根等(2014)的结果基本一致，只是对初始模型做了细微的调节，即可达到拟合较好的结果。
从本文建模结果看，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。
致谢 非常感谢中国科学院地质与地球物理研究所郭正府研究员、吉林大学刘祥教授和意大利国家地球物理和火山学研究所(INGV)和海洋和海岸环境研究所(CNR)Guido Ventura教授对本文提出的宝贵意见。感谢三位匿名审稿专家的宝贵建议。
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