[科普中国]-活火山

定义发展

根据哪些准则来判断一座火山的“死”或“活”或“休眠”，迄今并没有一种严格而科学的标准。经验上或传统上将有过历史喷发或有历史喷发记载的火山称为活火山，但这样的火山在全球有534座。

但是历史或历史记录对每个国家和地区可以是很不相同的，有的只有三四百年，有的则可达三四千年或更长。

在那些渺无人烟的偏远地区，即使是发生在近代的活火山喷发，也可能不为人所知或没有任何历史记录。例如我国靖宇以西40千米的金龙顶子火山，在距今约1600年前曾发生过一次爆炸式喷发，但迄今未发现有历史记载。

显然，基于历史或历史记录的活火山的定义是很不完全和不符合实际的。于是一些火山学家根据对大量活火山喷发间隔期和熄灭的火山最后一次喷发时间的统计，提出一个有一定时间条件限制的、改进的活火山的定义，即那些在过去10000年、5000年或2000年来有过一次喷发的火山，称为活火山。

究竟是采用10000年、5000年或2000年，将允许根据不同国家不同地区的具体情况而定。

这一改进的活火山定义仍然允许有例外情况，并且要求对一个具体的活火山进行评价时，能够提供该火山地下是否存在活动的岩浆房系统的证据。

根据以上所述，我们可以得到关于活火山的一般概念：那就是正在喷发的或历史时期及近10000年来有过喷发的火山称为活火山。当火山下面存在活动的岩浆系统或岩浆房时，这个火山被认为具有喷发危险性，应置于现代的火山监测系统之中。

但是火山的“死”或“活”仍然是相对的。有一些在10000年甚至更长时期以来没有发生过喷发的“死”火山，也可能由于深部构造或岩浆活动而导致重新复活而喷发。

例如我国五大连池火山群中，大部分火山是在10万年前喷发的，但是其中的老黑山火山和火烧山火山却是在公元1719-1721年喷发形成的。

于是，在火山下面是否存在活动的岩浆系统岩浆系统，就成为判断一座火山“死”或“活”的关键，怎样才能知道火山下面存在活动的岩浆系统呢？一般可根据以下现象作出初步判断：(1)在活火山区存在水热活动或喷气现象；（2)以火山为中心的小范围内，微震活动明显高于其外围地区；(3)火山区出现某些可观测到的地表形变。

上述现象都是由于火山下面岩浆系统具体活动情况，则必须在该火山区布设长期地震－地形变观测台网，以及其他多种地球物理物理、地球化学方法进行探测。这是当该火山已被确认为危险的火山之后应当进行的基本监测和探测研究。

成因火山的形成涉及一系列物理化学过程。地壳上地幔岩石在一定温度压力条件下产生部分熔融并与母岩分离，熔融体通过孔隙或裂隙向上运移，并在一定部位逐渐富集而形成岩浆囊。

随着岩浆的不断补给岩浆囊的岩浆过剩压力逐渐增大。

当表壳覆盖层的强度不足以阻止岩浆继续向上运动时，岩浆通过薄弱带向地表上升。

在上升过程中溶解在岩浆中挥发份逐渐溶出，形成气泡，当气泡占有的体积分数超过75%时，禁锢在液体中的气泡会迅速释放出来，导致爆炸性喷发气体释放后岩浆粘度降到很低，流动转变成湍流性质的。

如若岩浆粘滞性数较低或挥发份较少，便仅有宁静式溢流。从部分熔融到喷发一系列的物理化学过程的差别形成了形形色色的火山活动。1

喷发过程火山喷出地表前的过程归纳为三个阶段：岩浆形成与初始上升阶段、岩浆囊阶段和离开岩浆囊到地表阶段。

第一阶段岩浆的产生必须有两个过程：部分熔融和熔融体与母岩分离。实际上这两种过程不大可能互相独立，熔融体与母岩的分离可能在熔融开始产生时就有了。

部分熔融是液体（即岩浆）和固体（结晶）的共存态，温度升高、压力降低和固相线降低均可产生部分熔融。

当部分熔融物质随地幔流上升时，在流动中也会产生液体和固体的分离现象，从而产生液体的移动乃至聚集，称之为熔离。

第二阶段岩浆囊是火山底下充填着岩浆的区域，是地壳或上地幔岩石介质中岩浆相对富集的地方。一般视为与油藏类似的岩石孔隙（或裂隙）中的高温流体，通常认为在地幔柱内，岩浆只占总体积的5%-30%。从局部看，可以视为内部相对流通的液态集合。岩浆是由岩浆熔融体、挥发物、以及结晶体组成的混合物。

第三阶段岩浆从岩浆源区一直到近地表的通路的上升，与岩浆囊的过剩压力、通道的形成与贯通、以及岩浆上升中的结晶、脱气过程有关。当地壳中引张或引张-剪切应力大于当地岩石破裂强度时，便可能形成张性或张-剪性破裂，如若这些裂隙互相连通，就可以作为岩浆喷发的通道。1

喷发条件一个地方能否形成火山主要在于是否具备以下条件：

1.部分熔融体的形成必须有较高的地热（自身积累的或外边界条件产生的），或隆起减压过程，或脱水而减低固相线；

2.岩浆在地壳中的富集，或岩浆囊形成的位置与中性浮力面的深度有关，而中性浮力面的深度又与地壳流变学间断面有关；

3.岩浆囊中的物理化学过程，主要是结晶体、挥发物与流体的分额与相互作用，岩浆喷发起着促使、或抑制作用。地壳岩浆囊的存在起着拦截、改造地幔升上的岩浆的作用。它也是形成爆炸式火山喷发的重要条件；

4.岩浆囊的存在对岩浆通道的形成有促进作用，而构造活动产生的引张应力场是形成岩浆通道的主要原因；

5.岩浆离开岩浆囊后的上升受到压力梯度与浮力的双重驱动。2

喷发类型纵观世界火山的喷发类型，其决定因素一是岩浆的成分、挥发分含量、温度和粘度，如玄武质岩浆含SiO2成分低，含挥发分相对少、温度高、粘度小，因此岩浆流动性大，火山喷发相对较宁静，多为岩浆的喷溢，可形成大面积的熔岩台地和盾形火山；流纹质和安山质岩浆富含SiO2和挥发分，其温度低、粘性大，流动性差，因此火山喷发猛烈，爆炸声巨大，有大量的火山灰、火山弹喷出，常形成高大的火山碎屑锥，并伴有火山碎屑流和发光云现象，往往造成重灾。决定因素之二是地下岩浆上升通道的特点，若岩浆房中的岩浆沿较长的断裂线涌出地表，即形成裂隙式喷发；若沿两组断裂交叉而成的筒状通道上涌，在岩浆内压力作用下，便可产生猛烈的中心式喷发。决定因素之三是岩浆喷出的构造环境，看其是在陆地，还是水下；是在洋脊还是在板内；是在岛弧还是在碰撞带等等。火山所处的大地构造环境不同，火山喷发类型的特点也大不相同。

玄武岩泛流喷发这种喷发如印度的德干高原，北美的哥伦比亚高原。它们是岩浆沿一个方向的大断裂（裂隙）或断裂群上升，喷出地表，有的从窄而长的通道全面上喷；有的火山呈一字形排列分别喷发，但向下则相连成为墙状通道，因此称为“裂隙喷发”。喷发以玄武岩为主，流动方向近于平行，厚度及成分较为稳定，产状平缓，以熔岩被多见，常形成熔岩高原。因为玄武岩流动性大，熔岩喷出量大，少有爆发相，在地形平坦处似洪水泛滥，到处流溢、分布面积广，所以又称“玄武岩泛流喷发”。1783年冰岛的拉基火山喷发，从长25千米的裂隙中喷出约12km³的熔岩及3km³的火山啐屑物，覆盖面积达565㎞²。美国亚利桑那州的威廉峪谷，从120米宽的裂隙中一次性流出熔岩，形成308㎞²的高原，厚度最大达240米。我国贵州、云南、四川的二叠纪玄武岩（26万平方千米）及河北省的汉诺坝（1700㎞²）也都是玄武岩泛流喷发。

夏威夷式喷发属热点火山，以美国夏威夷岛为代表，特点是很少发生爆炸，常常从山顶火山口和山腰裂隙溢出相当多数量的玄武质熔岩流，岩浆粘度小，流动性大，表现为比较安静的溢流，气体释放量可多可少。由于喷发时岩浆受到较大的静压力以及气泡的膨胀作用，当其到达地表时，形成熔岩喷泉，被逸出气体推动的熔岩喷泉可高达300m或更高，被喷出的多是玄武质熔岩，也可以是安山质熔岩，也有少量的火山渣和火山灰。这种喷发类型，熔岩往往是多次溢流，而且有许多裂隙作为通道，流出的熔岩形成比较平坦的熔岩穹。例如1924年基拉维厄和1975年冒纳罗亚火山的喷发就是典型的夏威夷式喷发。这种类型喷发基本没有人员伤亡，但可以毁坏农田村庄，造成财产损失。

斯通博利型喷发源自20世纪初早期意大利语。最典型的是意大利的斯通博利火山，位于西西里风神岛，经常有火山喷发活动，从古代起即被称为“地中海的灯塔”，其喷发特征是或多或少的定期的中等强度喷发，喷出炽热熔岩，其粘性比夏威夷式要大一些，伴随着白色蒸汽云。火山口的熔岩有轻度硬结，主要为块状熔岩，由玄武质、安山质成分的岩石组成，熔岩流厚而短，也有少数为绳状，每隔半小时就有气体从中逸出。这种火山韵律性地喷出白热的火山渣、火山砾和火山弹，爆炸较为温和，很多火山碎屑又落回火口，再次被喷出，其它的落到火山锥形成的坡上并滚入海中。如斯通博利火山（意大利）、帕利库廷火山（墨西哥）、维苏威火山（意大利）、阿瓦琴火山、克留契夫火山（前苏联），都具有斯通博利型喷发特点。3

武尔卡诺型喷发武尔卡诺岛位于地中海西西里岛附近。这种类型喷发比斯通博利式火山熔岩粘度更大，呈熔浆状，喷发较为猛烈。不喷发时在火山口上形成较厚的固结外壳，气体在固结的外壳下聚集，使熔岩柱的上部气体趋于饱和。当压力增大时，发生猛烈的爆炸，有时足以摧毁一部分火山锥，使阻塞物被炸，一些碎片和熔岩组成的“面包皮状火山弹”和火山渣被一起喷出，同时伴随着含相当数量火山灰的“菜花状”喷发云。当火山口的“阻塞物”都被喷出后，就有熔岩流从火山口或火山锥侧缘的裂隙中涌出。

培雷式喷发名字起源于西印度群岛马提尼克岛培雷火山1902年的喷发，当时毁灭了圣皮埃尔城，死亡人数超过3万。这种喷发产生高粘度岩浆，爆发特别强烈，最明显的特征是产生炽热的火山灰云，这是一种高热度气体，全是炽热的火山灰微粒，就象活动的乳浊液，密度大，当它沿山坡向下移动时，足以产生象飓风一样的效果。在培雷式喷发中，向上逃逸的气体经常被火山口中的熔岩堵住，压力逐渐增大发生爆炸时就象从瓶塞底下喷出水平方向的一阵疾风。熔岩被火山灰含量很高的气体所推动向外流出，但除了从火口中流出粘稠的熔岩外，其它地方就没有熔岩流出的现象了。历史上发生培雷式喷发的火山较多：1835年科西圭那、1883年喀拉喀托、1902年苏弗里埃尔、1912年卡特迈、1951年拉明顿火山、1955-1956年别兹米扬、1968年马荣和1982年埃尔奇琼火山喷发都属此种类型。4

普林尼式喷发岩浆粘度大、爆发强烈，火山碎屑物常达90%以上，其中围岩碎屑占10%-25%，喷出物以流纹质与粗面质浮岩、火山灰为主，分布较广，伴有少量熔岩流或火山灰流。由于爆发强烈及岩浆物质大量抛出，常形成锥顶崩塌的破火山口。这种火山喷发过程常为：清除火山通道－岩浆泡沫化－猛烈爆发出浮岩及火山灰－通道壁上碎石坠入及堵塞火山通道，如此反复作用，形成复杂的火山机构。公元79年维苏威火山爆发是典型的普林尼式喷发，伴随喷发大规模降落浮石、火山渣和火山灰。喷出的火山渣顺风降落，离火山口13千米的庞贝城，为平均7米厚的浮石层所掩埋。日本1783年的浅间火山活动也同样降下浮石层，大喷发中同时有火山碎屑流和熔岩流的喷出。1980年5月18日美国圣海伦斯火山爆发也是普林尼式，爆发时形成热液－岩浆爆炸。5

超武尔卡诺型喷发和水蒸气爆发一样，几乎是无岩浆物质的爆发式喷发。有的称超火山（日本磐梯山）型爆发。由于喷发只有喷发物质而无熔岩，因此喷发物质是在冷却状态下喷发的，偶尔在炽热状态下喷出。其特点是出现大量的基底火山碎屑，有时可达75%-100%。 超武尔卡诺型喷发出的物质体积大小变化很大，从巨形岩块到火山灰均有。碎屑通常是棱角状和尖棱角状，无火山弹和熔渣。5

苏特塞式喷发1963-1967年，冰岛南部近海不停的火山喷发产生一个苏特塞火山岛。火山活动的前半个时期，在浅海海底的一个火山口以反复爆发式喷发为特征，当玄武质岩浆与海水接触时又发生爆炸，产生大量细粒物质（火山灰），这种由岩浆－水蒸气、水蒸气－岩浆爆发的类型与陆上的斯通博利型喷发不一样。

以上的分类法也不是最完善的，实际调查揭示，即使是同一种喷发类型也可能出不同类型的火山作用中，而同一座火山在自身的活动过程中也可能产生不同的喷发类型，甚至在同一喷发期也有时出现不同的火山活动形式。如以斯通博利型而命名的斯通博利火山，发生几次武尔卡诺型喷发；命名为夏威夷式喷发的基拉韦厄和冒纳罗亚火山，在不同时期均观测到从斯通博利型到超武尔卡诺型的喷发。5

喷发指数火山喷发中危险性最大的是爆炸式喷发，其中最大的灾害是喷发柱，因而习惯于用喷发物总质量与喷发柱高度来衡量，通常称之为火山爆发指数VEI（Volcanic Explosivity Index）。

爆发指数VEI与火山喷发能量E(erg)的关系(S De la Cruz-Reyna,1996) 为：lg E = 0.78 MVEI + 21.02

上一次VEI=8的喷发在2.65万年前新西兰陶波火山，火山灰覆盖新西兰北岛中部200米，火山灰850千米外18厘米，造成巨大环境灾难。
上一次VEI=7的喷发是在1815年Tambora，象这样的喷发（VEI=7）大致千年一次。长白山1215年喷发，日本北海道火山灰2-5厘米，估计喷发体积116km3，VEI=7，相当于一次9.8地震。

上一次VEI=6的喷发是 1991年6月皮纳图搏喷发，DVI火山尘幕指数达1000。再上一次VEI=6的喷发是1912年万烟谷，像这样的喷发大致百年一次。

VEI=5的喷发如维苏威火山公元79年喷发（VEI=5）10-30年有一次。

VEI=4的喷发如云仙岳1991年喷发（VEI=4）3-5年有一次。

VEI=3的喷发如1985年Ruiz喷发。黑龙江根据碎屑体积/总喷发体积，估计老黑山爆发指数VEI=4，火烧山VEI=3，老黑山喷发柱高度1-2公里，强度VEI=2，能量相当于一次七级地震。

VEI=2的喷发如长白山1668-1702年喷发，140公里外火山灰3-5厘米。

VEI=1的喷发如1996年Stromboli喷发。

VEI 形容 喷发体积km3 喷发柱高度km 能量erg 相当于地震震级。6

地球上的活火山科学发现表明，在许多行星和卫星上都有火山。在太阳系中有确实证据证明仍有火山活动的是地球和木星的卫星埃欧（木卫一）。地球上的火山活动平均每年大约有50多次。但是其中大部分都是在海底和人迹罕至的群山中，因此对人类产生影响的火山活动感觉上很少。

15个被选为“火山十年”观测计划的主要火山是：

墨西哥的科利马火山

意大利的埃特纳山

哥伦比亚的加勒拉斯火山

印尼的默拉皮火山

刚果民主共和国的尼拉贡戈火山

美国华盛顿州的雷尼尔山

日本鹿儿岛县的樱岛火山

危地马拉的圣塔马利亚火山/圣地亚古多火山(Santamaria/Santiaguito)

希腊的圣多里尼火山

菲律宾的塔尔火山(Taal)

西班牙加那利群岛的泰德峰 (Teide Peak)

巴布亚新几内亚的乌拉旺火山(Ulawun)

日本的云仙火山

意大利的维苏威火山

最高的活火山：

智利和阿根廷之间的奥霍斯－德尔萨拉多峰是世界上最高的活火山，它有6891米高。

著名火山细数世界上12座惊人的活火山：

克留切夫斯克山火山，堪察加半岛,俄罗斯。克留切夫斯克山火山是亚洲最高的一座活火山，首次爆发是在1697年，而最近的一次是在2011年。

最初喀拉喀托火山只有一小部分露出海面，经过数次火山喷发后，就形成了如今的喀拉喀托火山岛。

瑞尼尔火山，皮尔斯县，华盛顿。瑞尼尔火山确实漂亮，但同时却存在着十年一次的火山爆发隐患，被广泛认为是世界上最具潜在破坏性的活火山。

基拉韦厄火山，夏威夷，美国。基拉韦厄火山是世界最大的活火山体，位于夏威夷岛东南部，被誉为“夏威夷火山女神”。

埃格蒙特山，北岛，新西兰。虽然在新西兰人们都称它为“埃格蒙特山”，然而“塔拉纳基山”才是它真正的名字，与日本的富士山甚是相像，曾出电影《最后的武士》中。

阿雷纳尔火山，阿拉胡埃拉省，哥斯达黎加。尽管阿雷纳尔火山还处于休眠期，但该地区丰富的温泉资源已经说明了火山内部的活跃运动。

富士山，日本。富士山自18世纪以来就从未爆发过。

斯特龙博利火山，斯特龙博利火山岛,意大利。活跃的斯特龙博利火山已经吸引了众多地质学家到此考察研究。

帕里纳科塔火山，智利/玻利维亚。坐落于拉乌卡国家公园的帕里纳科塔火山，附近有包括羊驼、美洲狮等众多的野生动物。

波阿斯火山，哥斯达黎加。蒸腾着烟雾的波阿斯火山的确令人印象深刻，但更吸引人的是该该地区独有的黄绿色松鼠。

婆罗摩火山，爪哇东部，印度尼西亚。如果您来参加爪哇当地的传统节日，便能发现当地人都将贡品投入婆罗摩火山，而这个习俗已从15世纪延续。7

旅游胜地火山地质总是能形成壮美奇特的景观，成为旅游胜地，有时我们陶醉其中，却忘记了那里还有随时会喷发的活火山。

美国黄石国家公园观赏性：★★★★★

危险性：★★★★★黄石公园是世界上最原始最古老的国家公园，最初吸引人们的兴趣并使黄石成为国家公园的显著特征是地质方面的地热现象，这里拥有比世界上其他所有地方都多的间歇泉和温泉、彩色的黄石河大峡谷、化石森林，以及黄石湖。

但是，很多年来黄石国家公园的游客们根本没有意识到自己看到的是世界上最大的活火山。所有这些温泉、间歇泉和蒸气孔都需要巨大的地核熔岩能量来维持，在黄石公园熔岩散发出的热量已经非常接近地表。专家表示，黄石火山喷发周期为60-80万年，而距离上次喷发时间已经有64.2万年了，这座世界上最大的超级活火山已经进入了红色预警状态，就算在不受外力（指太阳活动以及人工钻探）的情况下它也随时都可能喷发。

一旦喷发，那么美国将会遭受重创，2\3的国土会被火山灰淹没，破坏力度将是1980年喷发的圣海伦斯火山的1000倍。届时，火山喷发还会向空中释放有毒气体，令数以千计的航班停飞，数百万人流离失所。8

日本富士山观赏性：★★★★★

危险性：★★★★☆

富士山被日本人民誉为“圣岳”，是日本民族的象征。整个山体呈圆锥状，一眼望去，恰似一把悬空倒挂的扇子，日本诗人曾用“玉扇倒悬东海天”、“富士白雪映朝阳”等诗句赞美它。

富士山其实是一座休眠火山。据传是公元前286年因地震而形成的。自公元781年有文字记载以来，共喷发过18次，最后一次是1707年，此后变成休眠火山。1707年的喷发是由于地震引起，而当时的地震有8.4级。

巴厘岛观赏性：★★★★☆

危险性：★★★★☆

印度尼西亚巴厘岛活火山，又称巴厘峰。海拔3140米，为岛的最高峰，当地人奉为圣山。火山位于岛的东北部，喷发周期一般约50年。1963年的一次喷发是百余年来最猛烈的一次，热浪高达1万米 ，火山灰在4000 米高空弥漫全岛，人畜伤亡惨重。

菲律宾吕宋岛观赏性：★★★☆☆

危险性：★★★★☆

吕宋岛南部的马荣火山支配著莱加斯皮市。号称世界上的火山锥，日本富士山仅次于它，经常被人拿来和日本的富士山相媲美，是菲律宾著名的旅游景点，近来的多次濒临喷发，虽然菲律宾政府疏散了附近居民，却反而吸引了许多欲一睹火山爆发景象的火山爱好者及摄影爱好者。1616年以来有30次以上的爆发记录，1993年的爆发导致75人死亡；最具破坏力的一次发生在1814年，当时卡格沙瓦城遭掩埋。

长白山天池观赏性：★★★★☆

危险性：★★★☆☆

长白山原是一座火山。据史籍记载，自16世纪以来它又爆发了3次，当火山爆发喷射出大量熔岩之后，火山口处形成盆状，时间一长，积水成湖，便成了天池。

台湾阳明山国家公园观赏性：★★★★☆

危险性：★★★☆☆

大屯山群属于阳明山国家公园的一部份，包括了大屯主峰、南峰、西峰、面天山、向天山、中正山、二子山、菜公坑山、枕头山及烘炉山等山峰。由于天然环境极佳，形成了这里独特的美丽风景。

2009年，台湾中研院研究员对大屯火山群地表结构进行分析，推翻大屯火山群是“休火山”的说法，并将最近一次爆发时间从20万年前修正到5000年前，属于国际火山学会定义的“活火山”，指出大屯火山群若爆发，灾情可能比“921地震”还严重，威胁台北地区600万人。