2010年冰島埃亞菲亞德拉火山噴發(fā)啟示錄
——加強我國活動火山監(jiān)測與研究刻不容緩＊

許建東 魏海泉 李 霓

（中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029）

2010年冰島埃亞菲亞德拉火山噴發(fā)啟示錄
——加強我國活動火山監(jiān)測與研究刻不容緩＊

許建東 魏海泉 李 霓

（中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029）

2010年3月開始的冰島埃亞菲亞德拉火山噴發(fā)，火山灰肆虐歐洲，迫使很多機場關(guān)閉，航班取消，對世界的空中交通造成了極大的影響。本文分析了冰島埃亞火山的噴發(fā)機制和災害效應(yīng)，回顧了近些年來我國在活動火山監(jiān)測與研究領(lǐng)域取得的進展和存在的不足，強調(diào)了迅速加大我國火山監(jiān)測與研究工作力度的重要性。

冰島火山；中國火山；災害效應(yīng)

引言

新世紀被認為是火山活動性明顯增加的世紀，以2001年意大利埃特納火山大型爆破式噴發(fā)為標志，掀開了21世紀火山噴發(fā)強度增大的歷程。2010年3月開始的冰島埃亞菲亞德拉火山（以下簡稱埃亞火山）大爆發(fā)，爆破性噴發(fā)活動持續(xù)時間之長近些年來比較少見，由此造成的航空業(yè)及相關(guān)行業(yè)的損失在人類歷史上稱得上是受火山噴發(fā)的影響之最。

要想做到人與火山和平共處，最根本的就是先要做到了解火山。冰島火山工作者通過20年來不懈的努力，基本上做到了對埃亞火山噴發(fā)前兆的掌控，對于有關(guān)地球物理指標與火山地質(zhì)現(xiàn)象的解釋也與實際大體符合。正是由于多年來冰島政府相關(guān)責任部門持續(xù)不斷的支持，使得火山工作者獲取了埃亞火山基礎(chǔ)背景資料，也才能夠使得冰島公眾預先獲得實際可行的針對某座特定火山的火山避險知識［1－2］。

我國對火山研究的程度還不深入，公眾對火山知識的了解也很膚淺，危機到來時很容易表現(xiàn)出 “不知所措”的狀態(tài)。這種狀態(tài)亟待改變，作為開始，首先就要從“了解火山”著手，從加強我國境內(nèi)有關(guān)活火山的系統(tǒng)性監(jiān)測與研究入手。只有投入力量盡快對我國的活火山開展系統(tǒng)性監(jiān)測研究工作，才有可能大幅度提高我們對火山的認識程度，才有可能在我國境內(nèi)將來發(fā)生火山噴發(fā)時，相關(guān)居民不會處于“驚慌失措”的狀態(tài)，才會做到最大程度地減輕火山災害。

1 冰島埃亞火山噴發(fā)的災害效應(yīng)

1.1 埃亞火山噴發(fā)的災害特點

為什么這次冰島埃亞火山噴發(fā)形成了這么大的火山灰災害？主要是由于這次噴發(fā)的特殊性，即冰川下面的火山的重要性。作為一種火山學家新定義的火山類型，冰下火山與我們原來了解的陸上火山與海底火山明顯不同。因為噴發(fā)時可能預先融化了大量的冰川水，噴發(fā)過程中這些冰川水的加入又大大地增加了火山的爆破性。同時冰層的質(zhì)量壓抑著噴發(fā)，噴發(fā)時需要沖破冰層的阻擋而損耗能量。埃亞火山噴發(fā)給我們深入了解這種冰下火山的特殊性提供了一次絕好的機會，因為這次火山噴發(fā)過程很好地詮釋了冰下火山噴發(fā)的特點。如果沒有地表冰川融化水體的長時間大量加入，按照這次噴發(fā)的巖漿成分與火山爆發(fā)指數(shù)（VEI 3）判斷，不會有這么長時間高強度的火山灰釋放過程。正是由于發(fā)生在火山口內(nèi)及巖漿通道里水體與巖漿的相互作用，水體被巖漿瞬間加熱而汽化，由于體積的劇烈膨脹而爆炸。巖漿被水體淬火、炸碎形成大量的淬碎玻璃。由于碎屑化作用非常強烈，所以形成了大量的火山灰被噴出地表。需要強調(diào)的一個特殊機制是：巖漿的高溫受到了水體汽化時能量的損耗，使得噴發(fā)柱中火山灰的向上浮力升騰作用明顯降低，這時火山灰云通常都不能進入平流層，而在對流層內(nèi)搬運。

1.2 火山灰災害的蝴蝶效應(yīng)

現(xiàn)代媒體的作用使得這次火山灰災害效應(yīng)與蝴蝶效應(yīng)在公眾中得到了充分發(fā)酵，但火山學研究工作表明，這次火山灰的數(shù)量和影響范圍都是很有限的［3］。這次冰島火山灰沒有能量對我國公眾日常生活造成明顯的影響，受相關(guān)國家取消航班的影響，并不意味著我國境內(nèi)也要面臨著巨大的火山灰災害。之所以在我國公眾中發(fā)生了大量的有關(guān)火山灰災害的傳言，根本原因還是我們公眾對于火山噴發(fā)的了解太少，以至于達到了“談灰色變”的程度。其實對于受過良好火山知識教育的冰島人來說，這次火山噴發(fā)對他們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懗潭冗h遠低于我們的預估。

2 中國活動火山監(jiān)測與研究現(xiàn)狀

2.1 中國活動火山地質(zhì)背景

中國地處歐亞板塊東南部，位于太平洋板塊、印度板塊和西伯利亞板塊之間，故我國的火山屬于大陸邊緣和板內(nèi)火山。由于太平洋板塊向中國東部大陸板塊之下俯沖和地幔上隆，導致巖石圈變薄和處于拉張狀態(tài)，因此，在中國東部形成了一系列北東向、北北東向的裂谷和斷陷盆地。我國唯一的深震區(qū)也在東北，它是日本海溝向西深俯沖至我國吉、黑東部600km深處造成的。同時，巖漿沿著這些斷裂侵入和噴溢，形成了舉世矚目的環(huán)太平洋外帶的中國東部火山巖帶。東南沿海是我國一條著名的地震帶和火山活動帶，它的分布范圍大致沿福建泉州向西南經(jīng)澎湖列島、汕頭到雷州半島和瓊北一帶，從構(gòu)造上看處于菲律賓海板塊與中國大陸接觸帶的弧后位置上。

中國的火山分布在成因上與兩大板塊邊緣有關(guān)：一是受太平洋板塊向西俯沖的影響，形成我國東部大量的火山；另一是受印度板塊碰撞的影響，形成了青藏高原及周邊地區(qū)火山的分布。中新世中期和第四紀是中國新生代火山活動的兩個高峰期，在東部地區(qū)和青藏地區(qū)均有強烈的火山活動。全新世時期我國的火山活動總體上減弱，但仍有許多地區(qū)的火山活動仍在繼續(xù)。

根據(jù)我國有過的歷史火山噴發(fā)記載，確切的年代學，或火山區(qū)地質(zhì)、地貌、地表和地下活動性等特征，認為全新世以來噴發(fā)的火山有10余處［4］，分布于我國的東、南、西、北，既有大陸內(nèi)部的火山，也有位于海島的火山，它們包括黑龍江五大連池老黑山火山和火燒山火山、鏡泊湖地下火口森林火山和蛤蟆塘火山、吉林長白山天池火山、吉林龍崗金龍頂子火山、內(nèi)蒙古自治區(qū)阿爾山火山、云南騰沖馬鞍山火山、打鷹山火山和黑空山火山、新疆昆侖山火山、臺灣島北部大屯火山和龜山島火山、海南島北部的雷虎嶺火山和馬鞍嶺火山。上述活火山基本上都位于第四紀火山活動區(qū)，以中心式噴發(fā)、中－小型火山錐成群出現(xiàn)為特征，除了長白山天池火山，很少形成大面積熔巖臺地或大型層狀火山。

2.2 中國活動火山監(jiān)測與研究

中國地域遼闊，雖然缺少現(xiàn)代火山噴發(fā)，但新生代火山分布極其廣泛。在國家“九五”計劃實施之前，由于對我國火山缺乏認識，對我國活火山的監(jiān)測幾乎是空白，甚至缺乏火山研究的專業(yè)隊伍；對中國的火山研究也大都集中在火山和火山巖的地質(zhì)、地球化學工作方面，有關(guān)火山地球物理、火山監(jiān)測和火山災害的預測預防工作規(guī)模很小且缺乏連續(xù)性。

1997年“中國若干近代活動火山的監(jiān)測與研究”項目（95－11）正式啟動，中國地震局首次對長白山、五大連池與騰沖火山進行了較系統(tǒng)的監(jiān)測與研究，初步建立了3個火山觀測系統(tǒng)：長白山天池火山監(jiān)測站，包括1個中心臺和11個子臺，監(jiān)測手段包括數(shù)字地震監(jiān)測臺網(wǎng)、定點形變觀測系統(tǒng)、GPS流動觀測網(wǎng)和地球化學觀測網(wǎng)；騰沖火山監(jiān)測站，包括騰沖和保山固定地震臺，建立了流動形變、水準和重力觀測網(wǎng)，還有地球化學綜合觀測井；五大連池地震火山監(jiān)測站，包括1個固定臺和5個子臺的地震監(jiān)測，是我國第一個火山監(jiān)測站，目前已加入世界火山監(jiān)測臺網(wǎng)。95－11項目是我國第一次系統(tǒng)、全面、綜合進行火山監(jiān)測與研究的項目，它的實施為我國火山事業(yè)的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)，結(jié)束了對天池、騰沖等火山不設(shè)防的局面，并在全國范圍內(nèi)逐步建立了火山監(jiān)測與研究的專業(yè)隊伍。

“十五”期間，在科技部的支持下，中國地震局各有關(guān)單位相繼開展了“瓊北火山探查及噴發(fā)危險性研究”、“吉林東部活動火山災害預測研究”、“火山災害預警研究”等社會公益性研究項目和國家科技攻關(guān)項目［5－7］，在我國長白山天池、騰沖、鏡泊湖、瓊北等火山區(qū)繼續(xù)進行地震、地形變與流體地球化學的流動監(jiān)測，結(jié)合固定臺站監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析研究，建立火山基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，分析火山活動性，確定監(jiān)測和防災對策，并建立火山信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為政府和公眾服務(wù)。

“十一五”期間，在科技部的持續(xù)支持下，由中國地震局火山研究中心組織實施了國家科技支撐計劃課題 “火山監(jiān)測、預測關(guān)鍵技術(shù)與方法研究”和地震行業(yè)科研專項“中國主要活動火山噴發(fā)序列研究與災害預測”。通過火山地震觀測、GPS和大地水準測量、遙感分析、野外地質(zhì)調(diào)查與數(shù)值模擬等手段，研究火山區(qū)深部介質(zhì)性質(zhì)與應(yīng)力狀態(tài)，研究火山噴發(fā)與各種火山前兆活動的關(guān)系，探索火山活動預測與火山災害評估的方法［8］。以長白山天池火山和騰沖火山群為試點，發(fā)展適合我國特點的活動火山普查技術(shù)和方法，為未來我國大陸地區(qū)活動火山的全面普查工作的開展提供技術(shù)支撐。

迄今為止我國已有6處活火山受到監(jiān)測，它們分別是吉林長白山天池火山、龍崗火山、云南騰沖火山、黑龍江五大連池火山、鏡泊湖火山和海南瓊北火山，在這些地區(qū)都建立了火山監(jiān)測臺網(wǎng)。隨著國力的提高，今后將有更多的活火山受到監(jiān)測和研究。

經(jīng)過十多年的努力，我國活動火山監(jiān)測與研究均取得了較大的進步，但與美國、意大利、日本等西方發(fā)達國家相比，我國的火山監(jiān)測工作遲開展50年，而火山災害以及預測研究比先進國家落后20年。這種差距和不足具體表現(xiàn)在：① 我國火山區(qū)地震觀測臺站的分布密度和監(jiān)測能力不夠；② 地震觀測資料的長期積累不夠；③ 已建成的6個火山觀測站均缺乏連續(xù)GPS觀測臺站，無法了解火山巖漿壓力的動態(tài)變化過程；④對我國活動火山缺乏全面認識，全國范圍內(nèi)的活動火山普查工作還沒有系統(tǒng)開展。

3 結(jié)語

中國的火山監(jiān)測與研究工作已經(jīng)開展了十多年，“九五”、“十五”與“十一五”火山項目的執(zhí)行，使得我們對中國境內(nèi)有關(guān)活火山有了一定的了解。中國大陸全新世活動火山處于不同的活動狀態(tài)，具有巖漿補給速率小、火山間距大、活動周期長的特點。雖然一些火山有再次噴發(fā)的危險或潛在危險，相當多的火山仍處在活動周期的前期或中期，火山監(jiān)測需要有長期作戰(zhàn)的準備［9］。但總體上看，我國火山監(jiān)測研究還處于起步階段，目前僅僅積累了十多年的觀測數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)積累的時間長度上和數(shù)據(jù)質(zhì)量上均不足以得出作為判斷異常的火山地震基線、地形變基線以及水化學氣體基線，一旦出現(xiàn)火山異?；顒忧闆r，還很難拿出一個有針對性的供政府應(yīng)急管理部門采納的應(yīng)急減災方案，也很難保證屆時向政府決策部門提供的決策意見的準確性、及時性與合理性。冰島火山這次中小規(guī)模噴發(fā)對全球經(jīng)濟產(chǎn)生的巨大影響對我們是一個警示。“它山之石，為我所用”，在今后的工作中，進一步加大我國活動火山監(jiān)測與研究工作力度刻不容緩，這樣才有可能真正做到“防患于未然”，為有效地減輕我國未來的火山災害提供技術(shù)保障和支撐。

（作者電子信箱，許建東：jdx321＠sina.com）

［1］Icelandic Met Office.Update on activity.http：∥en.vedur.is/earthquakes－and－volcanism/articles/nr/1884，2010

［2］Nordic Volcanological Center at the Institute of Earth Sciences，Iceland.Eruption in Eyjafjallaj?kull Status report.http：∥www2.norvol.hi.is/page/ies＿Eyjafjallaj?kull＿eruption，2010

［3］London Volcanic Ash Advisory Center（VAAC）.Icelandic vocano－London VAAC NWP Vocanic ash Concentration charts.http：∥metoffice.com/aviation/vaac/index.html，2010

［4］劉若新.中國的活火山.北京：地震出版社，2000

［5］洪漢凈.“瓊北火山探查及噴發(fā)危險性研究”項目成果介紹.國際地震動態(tài)，2006（9）：32－34

［6］洪漢凈.“中國主要火山活動監(jiān)測研究”項目成果介紹.國際地震動態(tài)，2006（9）：38－41

［7］洪漢凈.“火山災害預警研究”項目成果介紹.國際地震動態(tài)，2006（9）：70－72

［8］許建東，王曉青.活動火山與水庫地質(zhì)研究專輯.地震地質(zhì)，2009，31（4）：573－663

［9］洪漢凈，吳建平，王慶良，等.我國火山危險性等級與活動性分類.地震地質(zhì)，2007，29（3）：447－457

Revelations of the Eyjafjallaj?kull volcano eruption in Iceland——Enhancing active volcano monitoring and research in China allows of no delay

Xu Jiandong Wei Haiquan Li Ni
（Institute of Geology，CEA，Beijing 100029，China）

The 2010eruptions of Eyjafjallaj?kull volcano in Iceland have produced giant ash clouds and disrupted air travel across western and northern Europe over a period of several weeks since March 2010.The eruption mechanism and hazard effect of Eyjafjallaj?kull volcano are discussed in this paper.After reviewing the development and current situation of active volcano monitoring and research in China，we call for strengthening the monitoring capability of active volcanoes in China in order to reduce potential volcanic hazards in the future.

Eyjafjallaj?kull volcano；active volcanoes in China；hazard effect

P317.3；

A；

10.3969/j.issn.0235－4975.2010.07.010

2010－05－09；

2010－05－26。

國家自然科學基金項目（40972209）。