开冰岛火山灰中国境内不会造成严重影响

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4月14日冰岛埃亚菲亚德拉火山灰,在中国境内不会造成严重影响 2010-04-23 13:48 来源: 中国地震局地质研究所 作者: 魏海泉研究员 大 中 小

鉴于埃亚菲亚德拉冰盖火山火山灰可能造成的灾害效应潜力,相关国家与组织出于航空安全考虑,采取了严厉的限航、停航措施,使得国际航空业受到了严重损失的同时,公众的安全得以保证。这样的应急措施,哪怕是矫枉过正也不为过!因为,生命是第一可宝贵的。值得指出的是,现代媒体的作用使得这次火山灰灾害效应在公众中得到了充分发酵,但从火山学研究工作角度看,这次火山灰的数量还是很有显的,其影响范围也是有限的。应该说这次冰岛火山灰没有能量对我们日常生活造成明显的影响,相关国家取消航班的影响,并不意味着我国境内也要面临着巨大的火山灰灾害。不同的数学模型预测了这次火山灰未来的走势,它可以为我们制定相应措施提供参考。但这是以以前相关资料为依据的,并不代表着实际的现状,需要随着资料的完善而修改。比如说在相关机构已有的模型提示中,对于中国境内火山灰未来的走势预测就很不一致,但有一点共同的是:这次火山灰在中国境内不会造成严重影响。当然,我国相关部门正在密切关注着这次冰岛火山灰的生长与消亡过程。有人担心它可能会影响到上海市博会采取的安全措施,或是在我国境内是否要降下大范围强烈酸雨。在这一点,从火山学工作者观察角度上,我们可以给出:“不必太在意”的答案。退一步讲,即使未来某个时间在某地你见到了一个薄层细粒火山灰,建议你把它收集起来,放到你的花盆里,估计你会尽享火山灰养分的乐趣。

 

冰岛多火山的原因

1600百万年前,由于火山喷发积累的岩石体积不断增加,使得冰岛位置高度抬升出水面,在约160 km长,97 km宽的冰岛及其周边的活火山有35座之多。正是因为它所处的特殊的构造位置,决定了冰岛是全球火山活动最活跃的地方之一。

冰岛火山活动活跃主要有两大原因。一是由于在冰岛存在着一个地幔柱,在这里地幔柱内岩浆得以持续不断地高速率上升至地表。另一原因是,冰岛位于大西洋洋中脊北缘,而洋中脊也是地球上有利于岩浆上升并导致火山喷发的地质构造。在冰岛,每百万年新增火山岩石体积达到43000 km3

 

火山灰的形成与影响

火山灰是爆破性火山喷发时自火山口爆炸式喷出的细粒碎屑物,碎屑物粒度一般都< 2 mm。按照火山灰的组成可以分为岩屑、晶屑与玻屑。其中岩屑主要是火山通道炸开时被破碎的岩石碎屑,晶屑主要是岩浆中早期结晶的矿物晶体被破碎后的抛出物,玻屑则是高温岩浆在喷发时炸碎、淬火冷却而形成的火山玻璃。我们一般可以用玻屑的成分代表喷出岩浆的成分,部分晶屑也可起到很好的指示意义。

由于火山灰的粒度都很小,喷发时温度又很高,很容易在喷发时随着爆破性火山喷发的喷发柱高高进入空中,在大气中搬运一定距离后,在重力作用下再降回到地面,也就形成了在远离火山口很大距离范围内都可以见到的火山灰。特别是对于原始喷发物中岩浆碎屑的富气泡的浮岩碎屑,由于这些浮岩的密度都很轻(所谓浮岩就是指能够浮在水面之上),浮岩中密封的气体又可以使浮岩较长时间保持高温状态,因而有能力搬运至更远的距离。

火山灰对人类的影响可以说时好时坏。好的一面主要是它能够提供肥沃的土壤、便利可采的轻型建筑与研磨材料,浮岩火山灰吸附的有益物质还是我们健康与美好生活的一种补充。沉降于海里的火山灰作为海洋低等生物营养补充的重要来源,为我们所知的海洋生物链的健康发育提供了一种最原始的保障。在当前人类关注全球气候变暖问题时,甚至有人提出将来考虑通过人造火山喷出的火山灰来调节气候变暖趋势的设想。

火山灰对人类生活的负面影响有时也是很大的。它可以污染空气、阻挡阳光,所携带的部分有毒气体还可能使得空气与作物中毒。大规模火山喷发抛出的大量火山灰进入到平流层后,可以长时间影响地球表面接受阳光的辐射,使得地球表面温度出现明显的降低,严重时可在数年时间内引起低温效应而造成灾难性影响。由于细粒火山灰分布范围很广,对现代航空业可能造成非常不利的影响。原因是这些细粒火山灰很容易吸附于飞机暴露面之上,可能造成仪器仪表与传感器的失灵,一定重量的火山灰负荷也是飞机部件承载额外负荷时需要考虑的因素。尤其是对于富硅质的细粒火山灰,它们很容易被吸入飞机引擎并粘附于相关部件之上,在引擎高温工作状态环境中很容易被熔化并粘附于工作部件的结合部位。严重时由于摩擦力的剧增而使引擎停转。火山灰微粒有利于云层中水滴的形成,所以在喷发时有可能伴随毫雨,火山灰中携带的SO2及卤素气体还可能是形成酸雨的物质来源。作为较为极端的情况,大规模喷发的火山灰在火山附近掩埋、压垮建筑物与大范围农作物中毒与歉收的情况在历史上也不乏其例。

 

冰岛这次火山灰灾害严重的原因

这个问题很复杂,我们首先还是要从这次喷发的特殊性谈起。进入到21世纪之后,火山学家对于冰川下面的火山的重要性给予了更高的关注。“冰下火山”作为一种火山学家新定义的火山类型已经得到了广泛的认可,因为它们与我们原来了解的陆上火山与海底火山明显不同。最为明显的区别就是这种冰下火山喷发时可能预先融化大量的冰川水,喷发过程中这些冰川水的加入又大大地增加了火山的爆破性能。可以说这次冰岛埃亚菲亚德拉火山喷发给我们深入了解这种冰下火山的特殊性提供了一次绝好的机会,因为这次火山喷发过程很好地诠释了冰下火山喷发的特点。比如说这次喷发形成的火山灰,如果没有地表冰川融化水体的长时间大量加入,按照这次喷发的岩浆成分与火山爆发指数判断,不会有这么长时间高强度的火山灰释放过程。很重要的一个过程发生在火山口内及岩浆通道里水体与岩浆的相互作用。水体被岩浆瞬间加热而汽化,由于体积的剧烈膨胀而爆炸。岩浆被水体淬火、炸碎形成大量的淬碎玻璃。由于这种碎屑化作用非常强烈,所以形成了大量的火山灰被喷出地表。岩浆的高温受到了水体汽化时能量的损耗,所以火山灰云通常都不能进入平流层这样的高度,而在对流层内长距离运移。从现有监测资料给出的火山灰运移轨迹来看,这次喷发的火山灰主要还限于对流层内的搬运作用,受风向控制的多变的带状运移轨迹显示了对流层内大气流动动力学特征。有一点需要注意的是,埃亚菲亚德拉火山喷发后可能跟随有火山东侧25 km的卡特拉火山的喷发。这个卡特拉火山有可能释放比现有火山高出千百倍的能量,那时的喷发灾害效应会更强烈。好在现有监测资料表明:尽管卡特拉火山地下业已具备了喷发的条件,但近来还未见到立即要喷发的迹象。

 

与这次火山喷发的相关资料

人类研究火山是为了了解火山,了解火山才可以做到人与火山和平共处。下面引自国内搜狐、新浪等网站及USGS全球火山项目网页与冰岛大学网页的文字与图片也许有利于您了解相关资料:

埃亚菲亚德拉火山2010年喷发大事记

火山活动在大于70万年的时间里都是持续性的,有些地方侵入体代表了岩石体积的约70%。与邻近的火山系统,卡特拉火山相比,埃亚菲亚德拉火山在冰岛历史的1100年间活动性很弱,只有两次确切已知的喷发,即1612年与1821-1823年间的喷发。卡特拉火山位于Mýrdalsjökull冰帽之下以东几km,相同时间内在卡特拉火山发生了20次喷发。两座火山由东西向裂隙系统互相连接,上两次埃亚菲亚德拉火山喷发发生时都与卡特拉火山系统内喷发有关。

 

319-20日喷发开始

3月20日星期六晚上格林威治时间22:30至23:30之间,在Fimmvörðuháls开始了喷发。一条约0.5 km长的喷发裂隙位于埃亚菲亚德拉冰盖以东的Fimmvörðuháls北部。地震活动已持续了3周,多数地震都位于7-10 km深度。3月19日,火山口东侧顶部开始了起源于4-7 km的一个震群,3月20日地震活动向东并向地表迁移(见下图)。格林威治时间22:30,距离火山口顶部20 km以内的3个地震台都监测到了一个稍许增加的火山颤动,随后的两小时里就接到了火山喷发的报告。火山颤动持续性增加到3月21日早晨7-8点钟,在这一个小时首次达到峰值,但在10点左右又降低了。一个新的火山颤动脉冲在1小时后再次见到,自那时起火山颤动就是交替式增加或减少。

没有监测到明显的火山灰降落,据认为是火山灰云很低,还没有被IMO气象雷达监测到。

 

 

Fimmvörðuháls火山喷发(绿色五角星指示了喷发地点)

 

2010.3.23喷发持续

居住在火山附近的Ólafur Sigurjónsson 在喷发事件之后36小时之内飞过火山上空照了很多照片,同时冰岛气象局地球物理学家到喷发地点开展摄像与研究,同日稍晚,Einar Kjartansson 拍下以下照片和影像。在实际到达熔岩之前天气发生了变化,阵风可能达到40 m/s,旋转的火山灰进入空中阻碍了视线。

 

2010329喷发九天后,喷发在减弱?

喷发开始九天后,埃亚菲亚德拉冰盖火山系统的喷发还处于小规模阶段,火山颤动信号逐渐减少。尽管如此,景色依然壮观。熔岩流向北流进了两条山谷。有预报说熔岩流可能在几天之内就达到Krossá河,并进入更大的Markarfljót河。

尽管有不同的危险性,还是有大约25000人到了喷发地。由融水沸腾引起的蒸汽爆炸可把岩石或熔岩高高抛入空中并远离原来的地方。火山可以释放出有毒气体,有些有毒气体密度大而沿地表移动,可能填充到洞穴及低洼地带。

 

2010331得到岩浆上升路径

3月13至3月16日期间地震的分布表明岩浆还源自顶部火山口之下主体补给通道形成一个向东的侵入体,3月4-5日地震活动大量增加时也是这样。大约在3月17日,看上去岩浆自这个侵入体开始了相上传播的通道。通道几乎是垂直的,就位于冰盖东部之下。但在2-3 km深度上岩浆向东沿水平方向上几乎运移了4.5 km到达冰盖外侧的喷发地点(见下图)。相对定位显示了21日早晨喷发地附近浅部地震。

 

2010.4.5喷发继续,少有变化

大约自3月31日晚7点开始,主火山口东北方向熔岩流分布区内开始脱气。自那时不久两个地点都有熔岩喷泉在活动。这一变化没有伴随可检测的地震活动,没有火山颤动,也没有微震。多数熔岩都聚集于喷发口附近,但有间歇性熔岩流流入到Hruná 溪谷和 Hvanná溪谷中。能见度变差(10 m),气候条件恶劣,使得游客远离喷发地。

4月4日向西流动的熔岩流遭遇了一些冰川碎块,使得融水流入Hvanná河,形成了蒸汽云与低频颤动事件。

 

2010.4.9新火山被测量,但还未命名

熔岩覆盖面积1.3 km2,平均厚度10-12 m,估计体积22-24 *106 m3(只有2000年海克拉火山喷发体积的五分之一)。喷发开始后平均的熔岩喷发率近于15 m3/s,喷出的火山锥在原地表之上82 m,最高点高程为海拔1067 m。

 

2010.4.14更猛烈的喷发

埃亚菲亚德拉冰盖火山经历了几天的宁静之后,在冰盖之下Fimmvörðuháls的西部开始了一个新的更为有力的喷发。喷发发生在埃亚菲亚德拉冰盖最高峰之下破火山口的南缘。一个柱子升到空中至少8 km,没见到熔岩流,但融水向山南、北两侧流动。

 

2010.4.16飞过喷发地

冰岛气象局官员4月16日下午与冰岛海岸卫队飞到埃亚菲亚德拉喷发地点。下午4点在云层之上清晰可见火山灰,火山灰不时冲到至少30000英尺高度。从东-北-东方向稳定的风把火山灰云吹到火山不同方向上。云团高度在25000-30000英尺间变化,它的颜色在白、黑之间变化这取决于其中火山灰的含量。

 

2010.4.16火山灰云扩散到欧洲

卫星图片可见埃亚菲亚德拉冰盖火山发散的火山灰云延展到挪威并进入欧洲。火山灰显示为橘黄色,黑色指示存在与喷发无关的厚的水、冰云。火山灰经常被其他云团变暗,因此见不到橘黄色不指示没有火山灰。系列图像指示火山灰在大约上午11点到达挪威海岸。自周三开始的喷发以来,在高空强烈的西风已把火山灰吹到北欧。

埃亚菲亚德拉火山喷发柱还在持续,高度达到4-5 km,偶尔达到更高的高度。火山灰云团由于西北风而漂向欧洲。在挪威、瑞典、俄罗斯西北部、波兰北部、德国北部、法国北部和英国南部上空都监测到了火山灰。没有信号指示源自火山的火山灰在减弱,预报的高空风向在16日都会是西北风。

 

2010.4.17火山灰向南、向东携带

火山17日喷发的可视性很好,可以从网络摄像机和卫星照片上观看。喷发活动在持续,火山颤动减少了。从午夜至凌晨4:40,大量的闪电打击着云团高度大约是16000英尺,周期性地增高到24000英尺。北向来风把火山灰带到南面,而在高处大气层的西向来风把火山灰向东搬运。未来几天风向可能不会有大的变化。冰川洪水会继续,在Þórólfsfell附近建起了一个新的测量站。17日没有发生洪水。

 

2010.4.18埃亚菲亚德拉喷发柱

从IMO雷达上检测不到埃亚菲亚德拉火山喷发柱,这表明它的高度低于10000英尺(3 km)。18日早晨没有火山灰的报告,上午的火山颤动水平还很高(见下图)。没有洪水报告,在Markarfljót桥测量站被改造。

 

2010.4.19岩浆溅落物被抛出,尚未见到熔岩

早晨4点的火山颤动指示在埃亚菲亚德拉火山之内熔岩可能开始了。在8:50火山灰云达到了4 km,这比近日高度要低。这可能表明火山口内流入的水量正在降低,这次喷发的产生火山灰的喷发相正在向熔岩流喷发相转变。海岸卫队10:30飞到火山上空,观察到火山口内岩浆溅落物被爆炸高抛到空中1.5-3 km。在火口缘已经聚集起了岩浆溅落物,岩浆溅落物也降落到火口缘周边的冰原之上,这就升起了蒸汽柱。除了一次一次地抛出液态岩浆,在火山口未见熔岩流。在喷发地点以南,火山灰云达到了4-5 km高度。

 

20.4.2010 喷发听而不见

冰岛埃亚菲亚德拉火山喷发明显进入到了一个新阶段,很少有岩浆和冰及融水的反应,看上去喷发点之上的冰锅已经接合并形成了一个大冰锅。尽管有岩浆喷溅而出,但未见熔岩流。在埃亚菲亚德拉附近听到了很大的声爆,特别是山南侧和东侧。来自埃亚菲亚德拉岩浆粘度高于来自Fimmvörðuháls岩浆粘度,这也提高了爆炸声响效应可在远距离听到。

 

20.4.2010至现在

埃亚菲亚德拉火山继续着岩浆的喷溅式抛出,有时见到火山口内熔岩与间歇性小规模爆发作用。卡特拉火山还没有苏醒。