监测-火山爆发


 一、火山爆发前兆
 
    研究表明,火山爆发之前,火山口周围地区的各种地球物理量都会发生相应的变化。例如, 小震活动增强,岩石密度降低,倾斜面与水准面变化等等。在这些地球物理量中,变化最明显的, 也容易观测到的是地震活动与大地形变。在这些地区采取有效的观测措施,对火山动态和火山 地震活动进行连续监测,对于应急管理,维护社会稳定具有重要的现实意义。此外通过多年观察 发现,火山爆发的前兆主要有以下两种异常。
 
    (1)宏观前兆异常 是指以肉眼和感官容易察觉的火山骚动反应及表现。
 
    1)地下发出噪声,地震和其他由地震而引起的震动。
 
    2)可见的地表变形标志。
 
    3)从蒸汽喷孔、喷气孔、泉眼等发出气体的气味、颜色和噪声及其爆发物体积和速率的增减变化。
 
    4)水位、水温、水化学等异常变化。
 
    5)生物异常,包括植物褪色、枯死与小动物的行为异常及死亡等。
 
    (2)微观前兆异常
 
    微观前兆异常是指信号微弱而不易被人体或动物感官系统所察觉,只能通过仪器才能检测 到的异常现象。主要包括:①火山性地震活动;②火山地表形变;③电磁变化;④重力变化;⑤地 热变化;⑥地下水水位、温度及化学成分变化。
 
 二、火山监测
 
    火山喷发是地球内部物质和能量骤然强烈的一种突发性释放的自然现象。据统计,在过去的四 个世纪中,火山喷发巳经夺去了近27万人的生命。为了引起人们对火山喷发等自然灾害研究的重 视,联合国在20世纪80年代末90年代初就倡导开展了“国际减轻自然灾害10年”活动,并将每年的 10月4日列为世界减轻自然灾害日。我国从“九五”计划开始,就一直致力于活动火山的监测与研究。
 
    研究者对火山的监测研究表明,几乎所有的火山在喷发前都会由于岩浆从深处到浅处的移 动、及其内部压力增加等作用,在火山下方及其周围出现地震活动增加、地表形变、流体化学改变 和电、磁异常等现象。这些明显前兆的存在,对于我们预测火山喷发起到了重大的作用。目前,全世界各国对火山的监测主要有以下几种方式。
 
    (一)地震活动监测
 
    火山地震活动监测是火山喷发预报极为重要和有效的工具。因为几乎所有的火山喷发前, 都会有大量的微震出现,特别是临近喷发的几天,火山口附近往往会发生频繁的震动,因此目前 世界上所有的火山监测几乎都设有地震监测。为了了解岩浆系统活动的动力学特征、物理特性、 岩浆囊分布范围和演化过程,从而来区分火山地震和普通地震,一门新的学科一一火山地震学就 此诞生了。为了能够更好的预测火山喷发,必须依赖于精确的地震观测系统。
 
    (二)地形变监测
 
    岩浆在其存储地一一岩浆房和火山通道内流动时,由于压力的变化,会导致周围地壳岩石的 变形。目前对于形变观测的手段很多,主要包括大地水准测量、全球定位系统(GPS )观测、地倾 斜监测、电子测距(EDM)和包括应变计和倾斜仪的山洞传感器测量。最近新发展的差分干涉测 量技术(IMnSAR)可以利用JERS1 SAR卫星的历史数据来获取火山附近缺失的形变信息,使形 变观测的时间得到了扩展,能更好的预测火山的喷发,因此越来越受到研究人员的青睐。
 
    (三)地重力监测
 
    对火山区重力的研究发现,重力变化与垂直形变之间存在着很好的相关性。这可能是由于 地底下高密度岩浆的流动,造成了地表地形的改变,从而引起重力的变化。因为在地表隆起区, 发现重力值会增加,而在地表下降区,重力值又出现了降低。
 
    (四)流体化学监测
 
    早期通过对火山口二氧化硫(SO2)量的研究发现,其释放量的增加与火山地震的频繁程度及形变 的程度相关联,因此将这些数据结合起来分析能够帮助科学家正确地评估火山状态,利于预报火山喷 发。但是后来发现二氧化硫(SO2)也不是与地震和形变一一对应的。经过深人的研究发现,二氧化碳 (CO2)、氮气(N2)、氢气(H2)、甲烷(CH4)等气体在临火山喷发前也有相应的改变,对于不同的火山活 动期的增加与否也是不一样的。因此,建立一个统筹各个因素的数据模型是很有必要的。
 
    (五)遥感监测
 
    遥感技术能够监测火山的很多方面,不仅包括前面巳经提到过的火山区大地形变、火山总体 变化以及火山变化历史,还包括火山区的热异常、熔岩结构和熔岩流温度等。目前世界上最常用 的遥感技术是卫星热红外遥感监测,通过卫星热红外探测器可以更容易地观测到火山区的热异 常、热活动及火山气体的溢出和变化等现象。
 
    火山监测系统在各个国家科学家的努力下正在逐步的完善,随着科技的不断进步,相信总有 一天能够准确的预报火山喷发,避免不必要的人员和财产损失。
 
 三、防护对策
 
    虽然预测火山爆发迄今为止仍然是一个比较棘手的问题,但是结合火山爆发的历史,分析各 种可能的前兆,做好火山爆发的防灾和减灾措施,是我们今后要进行的首要任务。火山减灾工作 包括以下几个步骤:
 
    1)评价将来爆发的潜在危险性,对高危险性火山进行鉴定,将其过去喷发和现在状态相结 合,作为火山灾害评价的基础。
 
    2)长期土地利用计划,对高危险区域进行撤离,对火山灰土壤做好利用分析。
 
    3)发现爆发的先兆,要首先进行分析,评价其危险性;一旦发生爆发,要有详细的应急计划。
 
    4)对火山状态进行检测,以获得爆发的开始及其持续过程,为后续研究打好基础。
 
    5)对居民生命财产和重要设施进行评估,提出保护性测量指标。
 
 四、我国火山爆发的潜在危险性
 
    我国的火山主要分布在环太平洋和青藏高原地区,根据现在掌握的资料,中国具有潜在危险 的火山主要分布在长白山、五大连池、镜泊湖、台湾、雷琼、腾冲以及西昆仑阿什库勒等地,其中潜 在危险性最大的是长白山火山。虽然近代以来,我国很少有火山喷发,但是由于我国火山带所处 地区构造运动非常强烈,地震活动频繁,具有诱导火山喷发的地质基础。对于高危险区域的火山 (长白山火山),中国地震局设立了火山观测网,密切监视和注意长白山火山的活动状态,为火山 区人们的生命和财产安全提供强有力的保障。