捷克西部Oh?e裂谷区岩石圈温度响应与上地幔-地壳岩浆底侵作用的热演化模拟

本研究针对捷克西部Oh?e裂谷区地震群、CO2排放与火山活动的关联机制，通过建立轴对称地热模型，数值求解瞬态热传导方程，揭示了35?Ma以来软流圈上涌（75–100?km）与两期玄武岩底侵（15–10?Ma、5–1?Ma）对岩石圈热结构的长期影响。结果表明，300?°C脆-韧性过渡带位于~11?km深度，与地震群活动范围（6.5–11?km）吻合，底侵体底部残留熔体可能驱动了CO2释放，为区域动力学提供了关键热约束。

　　

捷克西部Oh?e（Eger）裂谷是欧洲大陆内部最活跃的地震与火山活动区之一，频繁的地震群、高CO₂通量以及更新世火山作用长期困扰着地质学家。这些现象背后是否存在统一的深部动力学机制？尤其令人困惑的是，尽管地震群沿Novy Kostel断裂带集中发生，但地表缺乏明显断裂痕迹，而CO₂排放又与地震活动同步波动。更引人深思的是，传统认为稳定的克拉通内部为何会出现持续的岩浆活动？这些谜团亟需从岩石圈热演化的角度寻找答案。

为破解这一难题，捷克科学院地球物理研究所联合查理大学、捷克地质调查所的科研团队，在《Tectonophysics》发表了一项创新性研究。他们通过构建高精度地热模型，首次量化了软流圈上涌与岩浆底侵对岩石圈热结构的协同影响。研究揭示，300?°C等温面深度与地震群下限的精确匹配，以及底侵体底部持续的部分熔融状态，为解释该区地震-火山-流体排放的"三联征"提供了热力学基础。

关键技术方法包括：1）轴对称瞬态热传导方程数值求解，时间跨度35?Ma至今；2）基于地震学数据约束的底侵参数（直径30?km、单层厚度100?m、间隔1?Myr）；3）考虑玄武岩结晶潜热释放（液相线1387?°C至固相线720?°C）；4）整合区域地震层析成像（如CEL09、ALP01剖面）与接收函数分析的深部结构数据。

【地质背景】
研究区位于波西米亚地块西北缘，Variscan缝合带上的Doupovské Hory与?eské St?edoho?í火山复合体（DHVC、CSVC）指示了深部过程。地震学证据显示莫霍面存在3?km厚高速度层，被解释为晚新生代岩浆底侵产物。

【模拟结果】
软流圈从100?km上涌至75?km（35?Ma）使10?km深度温度上升23?K。两期底侵（15–10?Ma、5–1?Ma）导致现代地温梯度显著改变：300?°C等温面稳定在11?km，与地震群下限深度一致；底侵体底部温度维持在固相线附近（>720?°C），支持部分熔融持续存在。

【讨论】
模型表明，底侵过程释放的挥发分（H₂O、CO₂）可能通过流体压裂触发地震群。残余熔体的缓慢脱气解释了CO₂持续排放，而热扰动导致的应力重分布可能是Mariánské Lázně断裂晚全新世活动的主因。研究创新性地将离散的岩浆事件与持续地表活动通过热传递关联。

该研究建立了Oh?e裂谷"深部过程-热响应-地表现象"的完整链条，为大陆裂谷早期演化提供了范例。未来研究可结合流体地球化学与实时形变监测，进一步验证热-力-化学耦合机制。论文成果对评估克拉通内部灾害风险具有重要启示，其建模方法可推广至全球类似构造环境的研究。