許建東 魏海泉 李 霓

（中國(guó)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(qiáng)我國(guó)活動(dòng)火山監(jiān)測(cè)與研究刻不容緩＊

許建東 魏海泉 李 霓

（中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，北京 100029）

2010年3月開(kāi)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(jī)場(chǎng)關(guān)閉，航班取消，對(duì)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(jī)制和災(zāi)害效應(yīng)，回顧了近些年來(lái)我國(guó)在活動(dòng)火山監(jiān)測(cè)與研究領(lǐng)域取得的進(jìn)展和存在的不足，強(qiáng)調(diào)了迅速加大我國(guó)火山監(jiān)測(cè)與研究工作力度的重要性。

冰島火山；中國(guó)火山；災(zāi)害效應(yīng)

引言

新世紀(jì)被認(rèn)為是火山活動(dòng)性明顯增加的世紀(jì)，以2001年意大利埃特納火山大型爆破式噴發(fā)為標(biāo)志，掀開(kāi)了21世紀(jì)火山噴發(fā)強(qiáng)度增大的歷程。2010年3月開(kāi)始的冰島埃亞菲亞德拉火山（以下簡(jiǎn)稱埃亞火山）大爆發(fā)，爆破性噴發(fā)活動(dòng)持續(xù)時(shí)間之長(zhǎng)近些年來(lái)比較少見(jiàn)，由此造成的航空業(yè)及相關(guān)行業(yè)的損失在人類(lèi)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(guò)20年來(lái)不懈的努力，基本上做到了對(duì)埃亞火山噴發(fā)前兆的掌控，對(duì)于有關(guān)地球物理指標(biāo)與火山地質(zhì)現(xiàn)象的解釋也與實(shí)際大體符合。正是由于多年來(lái)冰島政府相關(guān)責(zé)任部門(mén)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(yù)先獲得實(shí)際可行的針對(duì)某座特定火山的火山避險(xiǎn)知識(shí)［1－2］。

我國(guó)對(duì)火山研究的程度還不深入，公眾對(duì)火山知識(shí)的了解也很膚淺，危機(jī)到來(lái)時(shí)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(kāi)始，首先就要從“了解火山”著手，從加強(qiáng)我國(guó)境內(nèi)有關(guān)活火山的系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)與研究入手。只有投入力量盡快對(duì)我國(guó)的活火山開(kāi)展系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)研究工作，才有可能大幅度提高我們對(duì)火山的認(rèn)識(shí)程度，才有可能在我國(guó)境內(nèi)將來(lái)發(fā)生火山噴發(fā)時(shí)，相關(guān)居民不會(huì)處于“驚慌失措”的狀態(tài)，才會(huì)做到最大程度地減輕火山災(zāi)害。

1 冰島埃亞火山噴發(fā)的災(zāi)害效應(yīng)

1.1 埃亞火山噴發(fā)的災(zāi)害特點(diǎn)

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(zāi)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(xué)家新定義的火山類(lèi)型，冰下火山與我們?cè)瓉?lái)了解的陸上火山與海底火山明顯不同。因?yàn)閲姲l(fā)時(shí)可能預(yù)先融化了大量的冰川水，噴發(fā)過(guò)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(shí)冰層的質(zhì)量壓抑著噴發(fā)，噴發(fā)時(shí)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(jī)會(huì)，因?yàn)檫@次火山噴發(fā)過(guò)程很好地詮釋了冰下火山噴發(fā)的特點(diǎn)。如果沒(méi)有地表冰川融化水體的長(zhǎng)時(shí)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(huì)有這么長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度的火山灰釋放過(guò)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(qiáng)烈，所以形成了大量的火山灰被噴出地表。需要強(qiáng)調(diào)的一個(gè)特殊機(jī)制是：巖漿的高溫受到了水體汽化時(shí)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(shí)火山灰云通常都不能進(jìn)入平流層，而在對(duì)流層內(nèi)搬運(yùn)。

1.2 火山灰災(zāi)害的蝴蝶效應(yīng)

現(xiàn)代媒體的作用使得這次火山灰災(zāi)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(xué)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(méi)有能量對(duì)我國(guó)公眾日常生活造成明顯的影響，受相關(guān)國(guó)家取消航班的影響，并不意味著我國(guó)境內(nèi)也要面臨著巨大的火山灰災(zāi)害。之所以在我國(guó)公眾中發(fā)生了大量的有關(guān)火山灰災(zāi)害的傳言，根本原因還是我們公眾對(duì)于火山噴發(fā)的了解太少，以至于達(dá)到了“談灰色變”的程度。其實(shí)對(duì)于受過(guò)良好火山知識(shí)教育的冰島人來(lái)說(shuō)，這次火山噴發(fā)對(duì)他們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懗潭冗h(yuǎn)遠(yuǎn)低于我們的預(yù)估。

2 中國(guó)活動(dòng)火山監(jiān)測(cè)與研究現(xiàn)狀

2.1 中國(guó)活動(dòng)火山地質(zhì)背景

中國(guó)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(guó)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(guó)東部大陸板塊之下俯沖和地幔上隆，導(dǎo)致巖石圈變薄和處于拉張狀態(tài)，因此，在中國(guó)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(guó)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(guó)吉、黑東部600km深處造成的。同時(shí)，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(guó)東部火山巖帶。東南沿海是我國(guó)一條著名的地震帶和火山活動(dòng)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(guó)大陸接觸帶的弧后位置上。

中國(guó)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(guó)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(jì)是中國(guó)新生代火山活動(dòng)的兩個(gè)高峰期，在東部地區(qū)和青藏地區(qū)均有強(qiáng)烈的火山活動(dòng)。全新世時(shí)期我國(guó)的火山活動(dòng)總體上減弱，但仍有許多地區(qū)的火山活動(dòng)仍在繼續(xù)。

根據(jù)我國(guó)有過(guò)的歷史火山噴發(fā)記載，確切的年代學(xué)，或火山區(qū)地質(zhì)、地貌、地表和地下活動(dòng)性等特征，認(rèn)為全新世以來(lái)噴發(fā)的火山有10余處［4］，分布于我國(guó)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(zhǎng)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(tái)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(jì)火山活動(dòng)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(zhǎng)白山天池火山，很少形成大面積熔巖臺(tái)地或大型層狀火山。

2.2 中國(guó)活動(dòng)火山監(jiān)測(cè)與研究

中國(guó)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(guó)家“九五”計(jì)劃實(shí)施之前，由于對(duì)我國(guó)火山缺乏認(rèn)識(shí)，對(duì)我國(guó)活火山的監(jiān)測(cè)幾乎是空白，甚至缺乏火山研究的專業(yè)隊(duì)伍；對(duì)中國(guó)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(xué)工作方面，有關(guān)火山地球物理、火山監(jiān)測(cè)和火山災(zāi)害的預(yù)測(cè)預(yù)防工作規(guī)模很小且缺乏連續(xù)性。

1997年“中國(guó)若干近代活動(dòng)火山的監(jiān)測(cè)與研究”項(xiàng)目（95－11）正式啟動(dòng)，中國(guó)地震局首次對(duì)長(zhǎng)白山、五大連池與騰沖火山進(jìn)行了較系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與研究，初步建立了3個(gè)火山觀測(cè)系統(tǒng)：長(zhǎng)白山天池火山監(jiān)測(cè)站，包括1個(gè)中心臺(tái)和11個(gè)子臺(tái)，監(jiān)測(cè)手段包括數(shù)字地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)、定點(diǎn)形變觀測(cè)系統(tǒng)、GPS流動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)和地球化學(xué)觀測(cè)網(wǎng)；騰沖火山監(jiān)測(cè)站，包括騰沖和保山固定地震臺(tái)，建立了流動(dòng)形變、水準(zhǔn)和重力觀測(cè)網(wǎng)，還有地球化學(xué)綜合觀測(cè)井；五大連池地震火山監(jiān)測(cè)站，包括1個(gè)固定臺(tái)和5個(gè)子臺(tái)的地震監(jiān)測(cè)，是我國(guó)第一個(gè)火山監(jiān)測(cè)站，目前已加入世界火山監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)。95－11項(xiàng)目是我國(guó)第一次系統(tǒng)、全面、綜合進(jìn)行火山監(jiān)測(cè)與研究的項(xiàng)目，它的實(shí)施為我國(guó)火山事業(yè)的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，結(jié)束了對(duì)天池、騰沖等火山不設(shè)防的局面，并在全國(guó)范圍內(nèi)逐步建立了火山監(jiān)測(cè)與研究的專業(yè)隊(duì)伍。

“十五”期間，在科技部的支持下，中國(guó)地震局各有關(guān)單位相繼開(kāi)展了“瓊北火山探查及噴發(fā)危險(xiǎn)性研究”、“吉林東部活動(dòng)火山災(zāi)害預(yù)測(cè)研究”、“火山災(zāi)害預(yù)警研究”等社會(huì)公益性研究項(xiàng)目和國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目［5－7］，在我國(guó)長(zhǎng)白山天池、騰沖、鏡泊湖、瓊北等火山區(qū)繼續(xù)進(jìn)行地震、地形變與流體地球化學(xué)的流動(dòng)監(jiān)測(cè)，結(jié)合固定臺(tái)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，建立火山基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，分析火山活動(dòng)性，確定監(jiān)測(cè)和防災(zāi)對(duì)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(guó)地震局火山研究中心組織實(shí)施了國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題 “火山監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)與方法研究”和地震行業(yè)科研專項(xiàng)“中國(guó)主要活動(dòng)火山噴發(fā)序列研究與災(zāi)害預(yù)測(cè)”。通過(guò)火山地震觀測(cè)、GPS和大地水準(zhǔn)測(cè)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(dòng)的關(guān)系，探索火山活動(dòng)預(yù)測(cè)與火山災(zāi)害評(píng)估的方法［8］。以長(zhǎng)白山天池火山和騰沖火山群為試點(diǎn)，發(fā)展適合我國(guó)特點(diǎn)的活動(dòng)火山普查技術(shù)和方法，為未來(lái)我國(guó)大陸地區(qū)活動(dòng)火山的全面普查工作的開(kāi)展提供技術(shù)支撐。

迄今為止我國(guó)已有6處活火山受到監(jiān)測(cè)，它們分別是吉林長(zhǎng)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(cè)臺(tái)網(wǎng)。隨著國(guó)力的提高，今后將有更多的活火山受到監(jiān)測(cè)和研究。

經(jīng)過(guò)十多年的努力，我國(guó)活動(dòng)火山監(jiān)測(cè)與研究均取得了較大的進(jìn)步，但與美國(guó)、意大利、日本等西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的火山監(jiān)測(cè)工作遲開(kāi)展50年，而火山災(zāi)害以及預(yù)測(cè)研究比先進(jìn)國(guó)家落后20年。這種差距和不足具體表現(xiàn)在：① 我國(guó)火山區(qū)地震觀測(cè)臺(tái)站的分布密度和監(jiān)測(cè)能力不夠；② 地震觀測(cè)資料的長(zhǎng)期積累不夠；③ 已建成的6個(gè)火山觀測(cè)站均缺乏連續(xù)GPS觀測(cè)臺(tái)站，無(wú)法了解火山巖漿壓力的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程；④對(duì)我國(guó)活動(dòng)火山缺乏全面認(rèn)識(shí)，全國(guó)范圍內(nèi)的活動(dòng)火山普查工作還沒(méi)有系統(tǒng)開(kāi)展。

3 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)的火山監(jiān)測(cè)與研究工作已經(jīng)開(kāi)展了十多年，“九五”、“十五”與“十一五”火山項(xiàng)目的執(zhí)行，使得我們對(duì)中國(guó)境內(nèi)有關(guān)活火山有了一定的了解。中國(guó)大陸全新世活動(dòng)火山處于不同的活動(dòng)狀態(tài)，具有巖漿補(bǔ)給速率小、火山間距大、活動(dòng)周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。雖然一些火山有再次噴發(fā)的危險(xiǎn)或潛在危險(xiǎn)，相當(dāng)多的火山仍處在活動(dòng)周期的前期或中期，火山監(jiān)測(cè)需要有長(zhǎng)期作戰(zhàn)的準(zhǔn)備［9］。但總體上看，我國(guó)火山監(jiān)測(cè)研究還處于起步階段，目前僅僅積累了十多年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)積累的時(shí)間長(zhǎng)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(xué)氣體基線，一旦出現(xiàn)火山異?；顒?dòng)情況，還很難拿出一個(gè)有針對(duì)性的供政府應(yīng)急管理部門(mén)采納的應(yīng)急減災(zāi)方案，也很難保證屆時(shí)向政府決策部門(mén)提供的決策意見(jiàn)的準(zhǔn)確性、及時(shí)性與合理性。冰島火山這次中小規(guī)模噴發(fā)對(duì)全球經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的巨大影響對(duì)我們是一個(gè)警示?！八街?，為我所用”，在今后的工作中，進(jìn)一步加大我國(guó)活動(dòng)火山監(jiān)測(cè)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(guó)未來(lái)的火山災(zāi)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(guó)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(xiǎn)性研究”項(xiàng)目成果介紹.國(guó)際地震動(dòng)態(tài)，2006（9）：32－34

［6］洪漢凈.“中國(guó)主要火山活動(dòng)監(jiān)測(cè)研究”項(xiàng)目成果介紹.國(guó)際地震動(dòng)態(tài)，2006（9）：38－41

［7］洪漢凈.“火山災(zāi)害預(yù)警研究”項(xiàng)目成果介紹.國(guó)際地震動(dòng)態(tài)，2006（9）：70－72

［8］許建東，王曉青.活動(dòng)火山與水庫(kù)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(guó)火山危險(xiǎn)性等級(jí)與活動(dòng)性分類(lèi).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(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（40972209）。