火山災害及防災措施

張明曉，白志達

中國地質大學（北京）地球科學與資源學院，北京 100083

0 引言

火山噴發是地球內部物質和能量驟然強烈釋放的一種突發性自然現象。它給人類創造了許多財富，如礦產資源、地熱資源、火山旅游資源，同時也常給人類帶來巨大的災難。據統計，全球有近20%的居民生活在火山災害危險區和影響范圍內。1987年聯合國大會正式通過“國際減輕自然災害10年”的決議，把火山災害列為八項自然災害之一。因此，研究火山災害類型，對火山監測和預報并采取相應的防災措施，是減輕火山災害的關鍵。

1 火山災害類型

圖1 常見的火山災害類型

火山災害類型多樣（圖1），除了火山碎屑流、熔巖流和氣體等災害，還會引發海嘯，地震等一系列次生災害。

1.1 火山灰與火山云

火山灰指粒徑小于2mm的火山噴發物。由于其特殊的成分及結構，當被人體吸入后會對呼吸道造成很大的傷害，甚至致人窒息死亡。大量火山灰的降落可導致建筑物垮塌，少量的火山灰亦可對農作物、電力設備等帶來嚴重危害。2010年4月14日冰島埃亞菲亞德拉冰蓋火山噴發，火山灰導致歐洲各國紛紛關閉機場，使歐洲航空業遭受巨額損失。

1.2 火山碎屑流

火山碎屑流是由熾熱的火山灰、火山氣體和火山碎屑物混在一起形成的流體，具有高密度、高溫、高速等特征，它能擊碎和燒毀在它流經路徑上的任何生命和財物，具有極大的破壞性和致命性。公元79年意大利維蘇威火山噴發，灼熱的火山碎屑流和火山灰埋葬了當時繁華的龐貝古城。

1.3 熔巖穹與熔巖流

呈液態在地表流動的熔漿被稱為熔巖流，其溫度達1000℃～1100℃，其流速取決于熔巖流的成分、溫度及具體的地形地貌。熔巖穹與熔巖流的災害主要限于火山錐體部分和熔巖流溢流區范圍內，酸性粘度大的熔巖流流動速度較緩慢，給了人們足夠的反應時間，因而對人員的傷亡危害性較小。但會摧毀沿途各種設施并引起火災和森林大火。1902年培雷火山噴出的熔巖流使圣彼耳城毀滅，2.5萬居民喪身。

1.4 火山氣體與氣溶膠

火山噴發時會釋放出大量有毒氣體,如CO2、HF、HCl、SO2等。火山氣體及形成的氣溶膠，能導致平流層中臭氧濃度減小，甚至出現“臭氧洞”，誘發皮膚癌等疾病。在1986年的喀麥隆尼沃斯災難中，1700余人死于火山活動噴溢的大量CO2氣體。

1.5 火山碎屑涌流

火山碎屑涌流是由蒸汽—巖漿蒸氣產生的低密度火山碎屑流。分為干涌流（地面涌流）和濕涌流（基底涌流）兩種類型。干涌流溫度高，運移速度快，雖搬運距離短，但也會對周圍生命造成危害。

1.6 火山泥石流

火山泥石流是主要的火山次生災害。它是由火山噴發物與水體混合（雨水、雪水及冰的融化）形成的大體積快速流動的高密度流體。它所攜帶的大量碎石和泥沙會堵塞河道，造成河流改道，引發一系列災難性后果。1980年美國圣海倫斯火山爆發，火山灰、砂石和融化的雪水混合形成強大泥石流，以80km/h的速度席卷了房屋、橋梁等各種工程設施，造成嚴重破壞。

1.7 火山地震

火山噴發引起的地震，稱為火山地震。特點：影響范圍較小，只限于火山附近幾十公里遠的范圍內，常以成群小地震形式出現，且發生次數也較少，約占全球地震總數的7%，所造成的危害較輕。但有時也相當強烈，如喀拉喀拉火山爆發時引起的火山地震，激起海浪高達30m，將150km外雅加達市的墻窗震裂。

另外，火山噴發還會引起山崩、滑坡、海嘯等間接災害。需要強調的是，有時有些火山爆發造成的間接影響會比直接影響大得多。

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2 我國火山潛在的危險

我國晚新生代火山主要分布在東北一華北、華南沿海、臺灣北端、昆侖山地區和云南騰沖地區。由于火山活動頻率與多火山國家相比較低，只有少數近代有過活動，如臺灣大屯火山群、昆侖山火山帶的卡爾達西火山群（1951年噴發）、東昆侖可可西里（1973年噴發）。且在歷史上有過噴發記錄的火山大都分布在偏遠地區，因此給公眾及地質學者一種錯誤印象：中國不存在活火山，也不存在火山災害危險。但是，近年來的研究成果表明，我國存在活火山，且具有潛在危險的火山主要分布在長白山、五大連池、龍崗、鏡泊湖、臺灣、雷瓊、騰沖以及西昆侖阿什庫勒等地[2]。最危險的地區首推長白山火山。長白山天池火山有歷史記載的噴發為5次，分別發生在公元1413，1597，1668，1702和1903年。其休眠時間已達百年，與歷史上的噴發周期相當。另外，歷史上長白山噴發與日本火山遙相呼應，而近年來，日本火山有過噴發。所以，長白山具有極大的噴發危險性。五大連池老黑山、火燒山火山于公元1719～1721年有過兩次噴發，如果再次爆發，火山空降物和熔巖流可能危害五大連池市。其它地區，如雷瓊地區火山，也具備再噴發的條件。如果有噴發活動，也主要是基性巖漿噴溢，規模和強度不會太大，其危險性不會很大[2]。

總之，這些火山再噴發的危險性和可能性依然存在。此情況已引起有關方面的高度重視。目前，我國已經編制火山災害區劃圖，預測未來火山噴發的強度、類型、范圍及后果。建立長白山天池、五大連池、瓊北、騰沖火山等火山監測站，開展了對新期火山的監測與研究，初步構建了火山災害預警體系的框架。

3 防災措施

3.1 加強火山調查與監測

3.1.1 火山調查

火山災害調查是火山監測的基礎和前提。調查內容除了通常的地質調查如火山地貌，構造背景，噴發周期等，更側重于火山災害的范圍、調整、強度。還需要進行系統的火山區調查與承災體研究，調查火山區人口、建筑、生命線等分布，研究火山區承災體易損性[3]。

3.1.2 火山監測

火山監測是指記錄火山及其周圍地區發生的可見和不可見的所有變化[4]。如地震活動與大地形變。目前國內外普遍采用的火山監測技術有火山地震學方法、地形變測量和火山氣體地球化學觀測。

1）地震學

地震學方法是監測火山活動的重要手段之一。在火山地震臺網中，一般使用短周期0.1s～100s的寬頻帶的地震儀來監測無線電波發送的地震信息。獲得背景地震活動基線,是一項必要的基礎工作。另外，使用地震反射波及折射波探測巖漿房位置和巖漿活動,已成為火山地震學和火山監測的主要內容[5]。區分火山地震與其它構造地震可以通過在地震模擬記錄與數字化臺網記錄上引入頻譜地震圖（spectra-seismo-gram）的分析方法實現。

2）地形變

地形變技術是當巖漿活動時測量地表或近地表的變化的技術。測量手段主要有：用GPS接收器測量水平和垂直位移，及火山地震的位置、類型、地震頻率；用反射激光和紅外線光的激光測距（EDM）測量火山頂峰間的距離，以觀測火山所處的狀態；另外，還有重力、地應變，以及地磁地電等多種測量手段。這些手段從不同角度監測巖漿囊的膨脹和收縮，各有優缺點。

3）火山氣體

利用SO2，H2O，CO2，H2S，Br，O2，CH4等火山氣體的豐度變化指示火山活動性的大小。用地球化學方法測量高溫噴氣孔氣體中C、S、H2的含量，分析氣體的擴散速率和組分的變化。用分光計或COSPEC測SO2的含量，火山氣體和其他地球物理信號存在明顯的相關性，SO2觀測與地震及形變數據結合可以正確地評估火山的狀態，有助于預報噴發。

4）其他方法

還有其它的一些方法：利用衛星熱紅外遙感技術（TIRS），合成孔徑雷達（SAR）和合成孔徑雷達干涉測量（INSAR）等高新技術進行火山監測。另外，實時地震振幅測量（RSAM）和地震譜振幅測量（SSAM）系統用于火山地震的快速分析。

世界范圍內的觀測經驗表明，只有通過多種方法（地震、應變、電磁信號以及地球化學監測）而不是單一方法的綜合監測和分析才能取得更好的監測結果。

3.2 火山預測

火山預測是在火山監測的基礎上進行的。預測內容有噴發時間、噴發規模、熔巖流流動速率等火山信息。火山地區地理基礎數據的獲取、監測水平的提高、地質工作者素質的改進等決定未來火山噴發預測水平的提高。

3.3 制定可行的應急預案

成立綜合防災和應急指揮機構，制定切實可行的應急預案，防范于未然。這需要多省多部門間的統籌、協調、相互配合，同時制定合理的防災措施和救災行動。目前，已經制定了長白山火山，騰沖火山，五大連池，海口火山的預警方案。

3.4 加強對群眾教育與應急演練

減輕災害的后果需要科學技術和人雙方面共同努力，以往人們過多地重視了火山預警技術的提高而忽視了對人的教育。因此需要對群眾普及火山知識和應急知識，介紹這樣避免災害。

應急演練是減輕災害的重點。組織專業的火山應急救援隊伍，以便火山噴發時迅速做出反應，同時要有計劃的定期組織群眾進行疏散演練，以達到安全迅速的組織群眾立即疏散和撤離的目的。

4 結論

近年來，我國政府和科學工作者已經比較重視對火山的研究和監測，取得了一些有價值的成果，但是與火山研究水平較高的發達國家相比還有不少差距。我們完全可以借鑒國際上的經驗教訓，發揮后發優勢，使我國的火山災害的預警和減輕研究在不久的將來也能夠處在較高的水平。

[1]IAVCEI Workshop on ULAWUN Decade Volcano，Papua New Guinea.Volcanic Cone Collapses and Tsunamis :Issues for Emergency Management in the Southwest Pacific Region.Geological Survey of Papua New Guinea，Australian Geological Survey Organisation，1998：1-40.

[2]劉嘉麒，郭正府，劉強.火山災害與監測[J].第四紀研究，1999(5)：414-422.

[3]洪漢凈.“火山災害預警研究”項目成果介紹[J]，2006，(9)：70-72.

[4]張學霞，薄立群，張樹文.3S技術在國外減災中的應用[J].國際地震動態，2000(11)：1-7.

[5]徐光宇，黃甫崗.國外火山減災研究進展[J].地震研究，1998，21(4)：397-405.