近年全球火山噴發(fā)概述

王佳龍

引 言

全球大約有1500座在一萬年以來有過噴發(fā)的活火山，其中五百余座火山在人類歷史時(shí)期噴發(fā)過。還有很大一部分火山由于位于深海海底，它們的噴發(fā)很少能到達(dá)水面，因此很少能觀察并記錄到。全球活火山約有80%分布在環(huán)太平洋地區(qū)，位于太平洋板塊西南緣的印度尼西亞、菲律賓和日本等國家，擁有全球正在活動(dòng)火山數(shù)量的三分之一。

火山活動(dòng)反映了地球表層的構(gòu)造活動(dòng)，其中大角度俯沖帶的弧后火山活動(dòng)最為強(qiáng)烈，小角度的俯沖帶、拉張裂谷和走滑為主的板塊邊界火山活動(dòng)較為平靜。大部分火山都是板塊運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，是現(xiàn)今地球動(dòng)力學(xué)過程的重要現(xiàn)象。

近年來全球火山活動(dòng)的火山警戒等級(jí)分類

火山警戒等級(jí)是衡量火山活動(dòng)危險(xiǎn)程度的標(biāo)識(shí)，美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）火山災(zāi)害項(xiàng)目將火山警戒等級(jí)劃分為4個(gè)等級(jí)， 即I級(jí)（正常）、Ⅱ級(jí)（通報(bào)）、Ⅲ級(jí)（監(jiān)視）和Ⅳ級(jí)（警告），其各自所代表的危險(xiǎn)程度依次上升。火山活動(dòng)越強(qiáng)烈，引發(fā)的火山災(zāi)害也越嚴(yán)重。一般情況下，火山的警戒等級(jí)是隨著火山活動(dòng)的強(qiáng)弱而改變的，有些火山的警戒等級(jí)可能會(huì)在數(shù)月內(nèi)出現(xiàn)連續(xù)變化。

本文統(tǒng)計(jì)了2015年至2018年6月全球共計(jì)156座火山發(fā)生的不同程度噴發(fā)活動(dòng)信息(圖1)，并且根據(jù)火山噴發(fā)潛在危險(xiǎn)性和火山活動(dòng)強(qiáng)弱對(duì)上述火山進(jìn)行了分級(jí)。

圖1 2015年以來世界火山噴發(fā)地點(diǎn)分布圖

第一，火山警戒等級(jí)為I級(jí)的火山35座，占噴發(fā)火山的22%，其中菲律賓呂宋島的布盧桑（Bulusan）火山、印度尼西亞哈馬黑拉島的杜科諾（Dukono）火山、日本的諏訪之瀨島（Suwanosejima）火山十分活躍。杜科諾、諏訪之瀨島火山活動(dòng)形式主要表現(xiàn)為火山灰柱的上升和飄逸，布盧桑火山活動(dòng)形式主要表現(xiàn)為蒸汽柱的上升，偶爾也夾雜少量的火山灰。警戒等級(jí)為I級(jí)的火山活動(dòng)強(qiáng)度較弱，一般不會(huì)對(duì)周邊居民的生產(chǎn)生活產(chǎn)生影響，但是有些火山在活動(dòng)的過程中會(huì)產(chǎn)生一些有害的火山氣體，游客和登山者需視情況謹(jǐn)慎前往。

第二，火山警戒等級(jí)為II級(jí)的火山66座，占噴發(fā)火山的42%，其中墨西哥的科利馬（Colima）和波波卡特佩特（Popocatepetl）火山活動(dòng)較為活躍。科利馬火山在2016年和2017年每年活動(dòng)持續(xù)時(shí)間均超過了40周，2018年以來活動(dòng)頻率有所下降。其火山活動(dòng)形式除了噴發(fā)柱的上升以外，還經(jīng)常發(fā)生火山地震和火山震顫，火山氣體（二氧化硫）的釋放也有所增加。這種火山錐附近發(fā)生的震動(dòng)，偶爾會(huì)引起錐體發(fā)生落石、滑坡等。波波卡特佩特的活動(dòng)形式主要為噴發(fā)柱的上升和火口爆炸，爆炸的產(chǎn)生預(yù)示著巖漿的到來，炙熱的巖漿上涌遇到通道里的水，會(huì)使得水在有限的空間內(nèi)迅速發(fā)生汽化膨脹產(chǎn)生爆炸。

第三，警戒等級(jí)為III級(jí)的火山46座，占所有噴發(fā)火山的30%，其中包括美國楚吉納達(dá)克山島的克利夫蘭（Cleveland）火山，危地馬拉的圣瑪麗亞（Santa Maria）火山，秘魯?shù)乃_班卡亞(Sabancaya) 火山，俄羅斯幌筵島的埃別科（Ebeko）火山、堪察加半島的希韋盧奇（Sheveluch）火山，日本的櫻島（Sakurajima）火山、姶良（Aira）火山和新燃岳（Kirishimayama）火山等。該類火山活動(dòng)明顯比警戒等級(jí)為II級(jí)的火山活動(dòng)劇烈，如新燃岳火山，其噴發(fā)柱可達(dá)海拔3 km以上，火山周邊一些縣市都會(huì)受到火山灰的影響，火山氣體（二氧化硫）的排放也達(dá)到上千噸/天，爆炸產(chǎn)生的火山碎屑（火山彈等）濺落到火口以外1 km范圍，位于霧島縣和鹿兒島縣的居民也能明顯感到火山地震造成的地表震動(dòng)。警戒等級(jí)為III級(jí)的火山由于其數(shù)量較多，火山活動(dòng)較為劇烈，因此造成的火山災(zāi)害相對(duì)嚴(yán)重，應(yīng)引起足夠的重視。

第四，警戒等級(jí)為IV級(jí)的火山有9座，占所有噴發(fā)火山數(shù)量的6%，其中美國夏威夷的基拉維厄（Kilauea）火山、危地馬拉的富埃戈（Fuego）火山、菲律賓的馬榮（Mayon）火山、印度尼西亞的錫納朋（Sinabung）火山和阿貢(Agung)火山均表現(xiàn)得十分劇烈。以上火山均發(fā)生過猛烈的噴發(fā)，但噴發(fā)形式不盡相同，基拉維厄火山活動(dòng)形式以巖漿溢流為主，錫納朋火山活動(dòng)形式為噴發(fā)柱的上升和飄逸。富埃戈火山、阿貢火山和馬榮火山活動(dòng)形式均表現(xiàn)為斯通博利式，即突然發(fā)生猛烈的爆炸，產(chǎn)生大量火山灰和火山碎屑，隨后又有巖漿涌出形成熔巖流，造成的火山災(zāi)害非常嚴(yán)重。基拉維厄火山每年活動(dòng)時(shí)長都在50周以上，錫納朋火山活動(dòng)也在40周以上；而阿貢火山和馬榮火山只有在噴發(fā)前一段時(shí)間內(nèi)才有所活動(dòng)，噴發(fā)后活動(dòng)又逐漸停止。

全球火山活動(dòng)數(shù)量變化

圖3 典型火山活動(dòng)持續(xù)時(shí)間分布表

自2015年以來，全球有過活動(dòng)記錄的火山共計(jì)有156座。每個(gè)月都會(huì)有火山開始活動(dòng)，也有火山活動(dòng)停止或熄滅。整體上平均每月有34座火山活動(dòng)，其中2015年平均每月火山活動(dòng)數(shù)量為37座、2016年33座、2017年31座、2018年（上半年）32座。火山活動(dòng)數(shù)量最多的一次發(fā)生在2015年6月，共有54座火山活動(dòng)，最少的一次發(fā)生在2016年12月，共有24座火山活動(dòng)。其中，火山警戒等級(jí)為I級(jí)的火山活動(dòng)數(shù)量有下降的趨勢；火山警戒等級(jí)為II級(jí)和IV級(jí)的火山數(shù)量有小幅增多的趨勢（圖2）。由此可見，每年全球火山的活動(dòng)數(shù)量基本保持不變，火山活動(dòng)強(qiáng)度有所增強(qiáng)，發(fā)生火山災(zāi)害的概率升高。

全球火山活動(dòng)的頻度、強(qiáng)度分類與災(zāi)害

每座火山活動(dòng)持續(xù)的時(shí)間都不盡相同，有的火山活動(dòng)持續(xù)幾周，有的活動(dòng)持續(xù)幾年。火山活動(dòng)持續(xù)時(shí)間的長短與火山活動(dòng)的劇烈程度并不直接相關(guān)，活動(dòng)頻繁的杜科諾火山警戒等級(jí)僅為I級(jí)；而同樣活動(dòng)頻繁的基拉維厄火山和錫納朋火山警戒等級(jí)可達(dá)IV級(jí)。根據(jù)火山活動(dòng)的頻率和強(qiáng)度，可將全球火山活動(dòng)分為以下三種。

第一種為“冒泡”型，這種火山一般活動(dòng)強(qiáng)度較弱，持續(xù)時(shí)間較短，警戒等級(jí)一般為I級(jí)或II級(jí)，活動(dòng)形式主要表現(xiàn)為火山噴氣、火山震顫、火山地震等，通常不會(huì)造成地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)周圍居民的生活影響不大。這類火山的典型代表有冰島的卡特拉（Katla）火山、美國的希沙爾丁（Shishaldin）火山、印度尼西亞的賽梅魯（Semeru）火山、俄羅斯的朱帕諾夫斯基（Zhupanovsky）火山等。值得指出的是，冰島的卡特拉火山之所以劃分為此種類型，是因?yàn)橥ǔ７€(wěn)定狀態(tài)下卡特拉火山偶爾顯示出地下巖漿活動(dòng)，并沒有明顯的巖漿上升遭遇覆蓋冰層而發(fā)生的爆破性噴發(fā)的反應(yīng)過程。

第二種為“持續(xù)”型，這種火山基本上常年處于持續(xù)噴發(fā)狀態(tài)，警戒等級(jí)一般為II級(jí)或III級(jí)，活動(dòng)形式主要表現(xiàn)為火山噴氣、火山地震、巖漿活動(dòng)、火山碎屑流等，這種類型的火山是全球火山監(jiān)測的重點(diǎn)。最為典型的代表就是美國夏威夷的基拉維厄火山、印度尼西亞的錫納朋火山、杜科諾火山和俄羅斯勘察加半島的希韋盧奇火山，這幾座火山幾乎常年都在活動(dòng)（圖3），火山區(qū)周圍也經(jīng)常會(huì)引發(fā)一些地質(zhì)災(zāi)害。

第三種為“劇烈”型，這種火山常年處于穩(wěn)定狀態(tài)，偶爾幾周或幾個(gè)月突然爆發(fā)，警戒等級(jí)一般為III級(jí)或IV級(jí)，噴發(fā)的形式主要表現(xiàn)為噴發(fā)柱的突然上升，有時(shí)候高達(dá)幾千米至十幾千米，隨后火山碎屑物質(zhì)噴出火口并造成坍塌引發(fā)火山碎屑流，最后巖漿溢出形成熔巖流。2017年日本的新燃岳火山、菲律賓的馬榮火山、印度尼西亞的阿貢火山以及富埃戈火山都屬于這種類型。由于火山大規(guī)模的噴發(fā)，火山災(zāi)害會(huì)給當(dāng)?shù)鼐用窈椭脖辉斐蓢?yán)重的影響，火山灰還會(huì)影響航班，造成旅客滯留機(jī)場，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成人員傷亡。

典型火山噴發(fā)實(shí)例

1.富埃戈火山（2018年6月3日噴發(fā)）

富埃戈（火地島）火山是一個(gè)具有典型火山口的層狀火山，位于危地馬拉中部地區(qū)，毗鄰著名古城安地瓜。富埃戈火山歷史上至少有60次布里尼式噴發(fā)，還有幾次持續(xù)時(shí)間較長（幾個(gè)月至幾年）的小規(guī)模噴發(fā)活動(dòng)。上一次強(qiáng)烈的布里尼式噴發(fā)(VEI 4)發(fā)生在1974年10月，產(chǎn)生了大量火山灰、火山碎屑流、熔巖流和火山泥流，給當(dāng)?shù)氐木用窈娃r(nóng)業(yè)造成嚴(yán)重影響和破壞。本次火山噴發(fā)（2018年6月3日）是富埃戈火山噴發(fā)最為強(qiáng)烈、破壞力最大的一次（圖4）。噴出的火山灰造成首都拉奧羅拉國際機(jī)場（La Aurora）關(guān)閉，火山災(zāi)害導(dǎo)致上百人傷亡、上萬人被迫疏散，上百萬人受到影響，其中El Rodeo村幾乎在地圖上消失（圖5），截至2018年6月26日死亡人數(shù)上升至112人，仍有197人失蹤，12 823人被疏散，約170萬人受災(zāi)。

2.基拉維厄火山（2018年5月3日噴發(fā)）

圖4 2018年6月3日富埃戈火山爆發(fā)

圖5 El Rodeo鎮(zhèn)被火山碎屑流掩埋

基拉維厄火山是現(xiàn)今世界上最為活躍的火山之一，位于美國夏威夷島東南部。據(jù)資料顯示，在20世紀(jì)內(nèi)該火山就噴發(fā)了53次。自1960年以來，已有30次噴發(fā)，自1983年以來幾乎一直在噴發(fā)，并造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。2018年4月23日的熔巖流覆蓋面積達(dá)16hm2，這是自2015年以來規(guī)模最大的熔巖流活動(dòng)。隨后火山活動(dòng)進(jìn)一步加劇，警戒等級(jí)也提升至最高警戒。本次火山活動(dòng)主要集中在頂峰火口和東部裂谷區(qū)，同時(shí)也是受災(zāi)最為嚴(yán)重的兩個(gè)地區(qū)，尤其是在東部裂谷區(qū)的Leilani和Lanipuna地區(qū)，地表出現(xiàn)了數(shù)條地裂縫，巖漿和火山氣體噴涌而出（圖6、圖7），破壞了多條公路和建筑，數(shù)千人被迫遷移。截至撰稿時(shí)，本輪火山活動(dòng)依然沒有停止的跡象，仍需密切關(guān)注。

圖6 2018年5月4日下午12點(diǎn)46分，基拉維厄火山噴出一股強(qiáng)烈濃密的紅褐色火山灰柱

圖7 2018年5月5日Leilani地區(qū)的Makamae大街上涌動(dòng)著一股熔巖流

圖8 阿貢火山噴發(fā)過程噴發(fā)柱高度變化

3.阿貢火山（2017年9月21日噴發(fā)）

全球活火山主要分布在環(huán)太平洋地區(qū)，此區(qū)域也是著名的“火環(huán)”，而印度尼西亞島鏈?zhǔn)俏髂咸窖笞顬榛钴S的一條“火鏈”，生活在該火山區(qū)的居民數(shù)量也為世界之最，阿貢火山就是這條“火鏈”中最為活躍的火山之一。阿貢火山的噴發(fā)周期約為50年，其上一次噴發(fā)是在1963年（距今55年）。從2017年8月開始，阿貢火山的地震明顯增多，有復(fù)蘇和再次噴發(fā)的前兆，9月份火山警戒等級(jí)已升至III級(jí)，10月份開始有噴發(fā)柱噴出，11月噴發(fā)柱急劇上升至4 km并開始有巖漿活動(dòng)，警戒等級(jí)也升至最高級(jí)（IV級(jí)）。當(dāng)?shù)卣枭⒘私?4萬人，本次火山噴發(fā)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活、旅游業(yè)、航空業(yè)等都造成了很大影響。

阿貢火山自2017年8月開始活動(dòng)以來，淺源小震持續(xù)增多、熱異常明顯，進(jìn)入10月以后開始出現(xiàn)不同規(guī)模的爆炸，爆炸產(chǎn)生的火山灰柱上升至高空并隨風(fēng)向飄逸，爆炸的規(guī)模大小直接決定了噴發(fā)柱的高度（圖8）。11月27日發(fā)生一次劇烈爆炸，造成了火山劇烈噴發(fā)，噴發(fā)柱升至海拔4km，大量火山碎屑流順火山斜坡沖下，當(dāng)?shù)鼐用癖黄冗w移，航班被迫取消。在隨后的三個(gè)月內(nèi)，不斷地有地下巖漿補(bǔ)給，經(jīng)常發(fā)生爆炸并產(chǎn)生噴發(fā)柱。2018年2月27日之后，巖漿補(bǔ)給減弱，火山警戒等級(jí)下降，爆炸規(guī)模減小，噴發(fā)柱高度降低，火山表面逐漸收縮。自2017年8月末至2018年3月末，歷經(jīng)了阿貢火山的整個(gè)噴發(fā)過程，從開始的地震活動(dòng)，到噴發(fā)時(shí)大規(guī)模爆炸，到最后階段的平靜收縮。經(jīng)過一段時(shí)間的平靜之后，今年6月底該火山活動(dòng)又有所增強(qiáng)。

4.默拉皮火山（2018年5月11日噴發(fā)）

默拉皮火山位于爪哇島（Java Island）南部海岸日惹市北面約28km，是印度尼西亞129座活火山之一，同時(shí)也是世界上最活躍的火山之一，附近有超過240萬人居住，其中有數(shù)千人住在火山斜坡上。自1548年起，默拉皮火山已經(jīng)斷斷續(xù)續(xù)噴發(fā)了68次，其中1994年11月默拉皮火山爆發(fā)造成27人死亡；另一次大型爆發(fā)發(fā)生在2006年，火山灰噴出達(dá)到4km遠(yuǎn)。2010年，默拉皮火山再次爆發(fā)，有消息稱當(dāng)時(shí)共造成350多人喪生。2018年5月11日上午7時(shí)32分，夾雜沙石和火山碎屑的濃煙沖上高空約達(dá)5.5km。

本次火山噴發(fā)之前，民眾并沒有收到任何警示信息。因此在火山噴發(fā)前夕，120余名學(xué)生跑到山腳下露營準(zhǔn)備登山。學(xué)生修潘（Shopan Pangestu）和同學(xué)們正在營地生火準(zhǔn)備食物，眾人有說有笑之時(shí)，突然聽到遠(yuǎn)處傳來隆隆巨響。大家抬頭望去，發(fā)現(xiàn)有大量的火山灰從山頂噴出，氣勢相當(dāng)嚇人（圖9）。修潘看到火山噴發(fā)后用阿拉伯語說： “Astaghfirullah al Azeem。”（我從上帝那里尋求饒恕）眾人也立刻拋下手邊的東西向北逃亡，幸好當(dāng)時(shí)風(fēng)往南吹，火山灰才沒有向他們撲來，這120余名學(xué)生逃過一劫（圖10）。隨后當(dāng)局將火山警戒等級(jí)升為II級(jí)，火口周圍3 km范圍內(nèi)禁止民眾進(jìn)入。

圖9 2018年5月11日默拉皮火山突然噴發(fā)

圖10 學(xué)生們躲到安全地帶

結(jié)束語

2018年全球火山噴發(fā)較往年強(qiáng)烈，年內(nèi)火山活動(dòng)數(shù)量和強(qiáng)度均有增大的趨勢。近年來，火山噴發(fā)造成的嚴(yán)重災(zāi)害事件時(shí)有發(fā)生，在一些經(jīng)濟(jì)、科技發(fā)達(dá)的地區(qū)，如日本、美國、冰島等，均在活火山周圍布設(shè)了嚴(yán)密的監(jiān)測臺(tái)站，三維一體不間斷地對(duì)火山活動(dòng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，常常在火山噴發(fā)之前做出準(zhǔn)確的預(yù)警，并在火山周圍劃定危險(xiǎn)區(qū)，大大地減輕了火山噴發(fā)可能造成的災(zāi)害。然而在一些經(jīng)濟(jì)、科技欠發(fā)達(dá)地區(qū)，如印尼、菲律賓以及一些南太平洋島國等，對(duì)火山的研究及監(jiān)測均較弱，這些地區(qū)同時(shí)又是受火山災(zāi)害影響嚴(yán)重的地區(qū)，一旦火山噴發(fā)很可能造成難以估量的災(zāi)害和損失。火山災(zāi)害以及所誘發(fā)的次生災(zāi)害具有高溫的特點(diǎn)，因此火山噴發(fā)很可能導(dǎo)致整個(gè)城鎮(zhèn)或村落被高溫物質(zhì)掩埋，后期的救援工作相當(dāng)危險(xiǎn)和困難。因此加強(qiáng)前期的火山監(jiān)測，才是應(yīng)對(duì)火山災(zāi)害的良策。