火山喷发及其预测预报(6)

火山喷发及其预测预报（6）

胡经国

十三、火山灾害

1、火山灾害概述

火山灾害被列为全球八大自然灾害（地震、风暴、海啸、洪水、滑坡、火山、大火、病虫害）之一。据联合国统计，在近400年里，火山喷发已夺走26.6万人的生命；到20世纪80年代火山进入活动期，截至1993年6月，已有2.68万人死亡（近2000人／年）。

火山的直接灾害主要为：有毒气体排放、火山灰降落以及高速流动的炽热火山碎屑流和熔岩流。有毒气体（Cl2、HF、CO、H2S、SO2等）使人畜中毒，窒息死亡。火山碎屑流流速可达每秒几百米，毁屋焚树，夺田盖地，路桥人畜被扫荡一空。

火山喷发有10%的灾害是由火山泥石流造成的。1985年，鲁伊斯火山喷发，冰雪融化引起火山泥石流，受灾面积达3万平方公里，死亡2.2万人。

近海及海底火山喷发还伴生地震、海啸、滑坡、山崩、地陷，从而造成更大的灾害。

最具威力、最壮观的火山爆发常常发生在岩石圈板块之间的俯冲带。这里的火山可能在沉寂达数百年之后再度爆发；而一旦爆发则威力就特别猛烈。这样的火山爆发常常会给人类带来灭顶之灾。

2、喷发柱和喷发云及其危害

火山爆炸式喷发能抛出能量巨大的固体、熔融的岩石碎片（称作tephra）和火山气体。最大的岩石碎片通常可回落到喷发口附近3公里以内。

由火山喷发的玻璃质、矿物和岩石（火山灰）组成、小于0.3厘米的岩石碎屑被抛到空中，可形成巨流般的喷发柱。喷发柱会很快地增长和扩散，在30分钟内可以到达20公里的高度，从而形成喷发云。

在喷发云中的火山灰对飞行器飞行可产生严重影响和危害，严重危及航空安全。在过去10多年中，大约有80多架喷气式飞机，在无意中闯入火山灰云而被损坏；有几架飞机由于发动机损坏而几乎坠毁。例如，冰岛艾雅法拉火山爆发产生的尘埃云团升至冰川上方高达1.52公里的空域。从很远就可以看到，烟雾和灰尘正在向南漂移，掩盖了英格兰上空和欧洲一部分地区，使交通陷入一片混乱，欧洲的很多航班被迫取消。地质学家称，这座火山的活动正在加剧，火山灰可导致飞机发动机失灵。

大规模的喷发云可以顺风扩散到几百公里以外，产生大范围火山灰降落；风携带更小的灰尘可以飘移到更远的地方。1980年5月18日，美国华盛顿州

的圣海伦斯火山产生的火山灰飘落到美国西部，覆盖了 6.5万平方公里的范围。沉重的火山灰层能压垮建筑物；轻的火山灰层能损坏农作物、电力设备和机械。

3、火山气体及其危害

在火山喷发期间，能喷射出相当数量的气体。即使火山不喷发，火山地下的气体也会沿着地下裂隙等通道，通过地表出气口到达地面。

在火山气体中，90%是水蒸气。一般情况下，其它气体有：二氧化碳（CO2）、二氧化硫（SO2）、硫化氢（H2S）、氢气（H2）和氟（F2）。

二氧化硫与水作用生成酸雨。它会腐蚀和危害蔬菜等农作物。二氧化碳比空气重，能被关闭在较低的地区；其浓度可达令人和动物窒息的程度。氟在达到较高浓度时便成为有毒气体。它能够被吸附在火山灰颗粒中，然后降落到地面。这些颗粒中的氟，能毒化牲畜饲草，并能污染当地的地下水源。

灾难性的火山喷发，如1991年6月15日，菲律宾皮纳图博火山喷发，给对流层注入的大量二氧化硫气体，与水结合形成了硫酸雾。这些硫酸雾反射太阳光，能在一定时期内降低地面温度达到好几度；并通过改变高层大气中氯和氮的混合物破坏臭氧层。

4、熔岩流和熔岩穹窿及其危害

从火山喷溢出来的熔融岩浆能在地表形成熔岩流（岩浆流）。硅质（二氧化硅，SiO2）含量越高的岩浆，越不容易流动。

低硅质的玄武岩岩浆能形成流动较快的熔岩流，其流速可达每小时15～16公里；并能形成几公里宽的薄层熔岩流。中国五大连池火山属于这种类型。美国夏威夷岛上的基拉韦厄火山，自1983年喷发以来，熔岩流已经毁坏了200座房屋和几十公里长的高速公路。

与此相反，高硅质的安山岩岩浆和石英安山岩岩浆，倾向于形成较厚的、低流速的、短距离流动的熔岩流。这种熔岩流通常附着在火山口附近形成被称为熔岩穹窿的不规则小山。中国长白山火山属于这种类型。在1980～1986年，美国圣海伦斯火山的石英安山岩熔岩穹窿增高了300米，向周围扩展了大约1000米。

5、热火山灰流及其危害

在火山喷发期间，热火山灰、岩石碎屑和气体，快速崩塌流动到火山脚下；它们也可能在不断增长的熔岩穹窿的陡坡崩塌和裂开时，运动到火山脚下。从而形成所谓的热火山灰流。它的温度可达710℃，并能以每小时160～240公里的速度运动。这种热火山灰流倾向于流向山谷和河谷地带。其热能足以毁坏甚至燃烧它通过地带的任何物品。

较低密度的热火山灰流称为热涌流（pyroclastic surge）。它能很容易地横扫过几百米高的山脊。在1980年5月16日圣海伦斯火山喷发高潮期，发生了一系列大爆炸，形成了巨大的热涌流。其破坏面积达590平方公里；直径2米粗的大树被割断，并被推到了24公里远的地方。

6、火山滑坡或岩屑崩塌及其危害

火山滑坡或岩屑崩塌（landslide or debrisava lanche），是指火山附近的泥、石、雪和冰快速向山下流动的现象。其规模有大有小。小规模的是火山表面松软火山碎屑的小规模运动；而大规模的则是整个火山顶或火山边坡上的巨大物质崩塌。

陡峭的火山是发生火山滑坡的敏感地区。因为，它的一部分是由松软的火山碎屑构成的。由于热的、酸性地下循环水的作用，某些火山岩石也会变成软的、易于滑动的粘土矿物。火山喷发、暴雨或大地震，都有可能诱发火山斜坡上的滑坡，使火山斜坡上的物质破裂并滑移到火山脚下。

在过去的6000年内，至少有5次火山滑坡横扫了美国华盛顿州的富尼尔火山区。其中，规模最大的一次火山滑坡发生在1980年圣海伦斯火山开始喷发的时候。

7、火山泥石流及其危害

火山侧翼大部分由火山碎屑物质构成。火山碎屑是火山喷出的岩浆冷凝形成的碎屑以及火山通道内和四壁的岩石碎屑。火山碎屑按大小分为：大于鸡蛋的火山块，小于鸡蛋的火山砾，小于黄豆的火山砂和颗粒极细小的火山灰；按形状分为：纺锤形、条带形或扭动形状的火山弹，扁平的熔岩饼，丝状的火山毛；按内部结构分为：内部多孔、颜色较浅的浮石，泡沫，内部多孔、颜色黑、褐的火山碴。被喷射到空中的火山碎屑，粗重的落在火山口附近；轻而小的可被风吹到几百公里以外沉降，或上升到平流层随大气环流运动。在火山喷发时，若灼热的火山灰流与水（火山区暴雨、附近的河流、湖泊等）混合，则会形成密度较大的火山泥石流。火山灰流和火山泥石流都具有灾害性。

火山碎屑岩是火山碎屑物质含量占90%以上的火山岩。火山碎屑物质主要有岩屑、晶屑和玻屑。由于火山碎屑没有经过长距离搬运，基本上是就地堆积，因而颗粒分选和磨圆度都很差。火山泥石流是由火山碎屑物质和水组成的流体，能以每小时60～90公里的高速度，冲向山谷和河流，其流距可达80公里。

某些火山泥石流包含有大量岩石碎屑，按重量可达60%～90%。看起来，它就像快速流动的混凝土河流。这种混凝土流，强大到足以撕裂并带走树木、房屋和巨大的孤石。在其较远的下游，它能将流动路径上的一切东西全部埋葬。

在历史上，火山泥石流是最致命的火山灾害之一。它既能在火山喷发期间发生，也能在火山平静期间发生。产生火山泥石流的水，来自融化的冰、雪（特别是来自被热火山灰或岩浆涌流融化的冰川中的水）、暴雨或山顶火山口湖的崩塌。大规模的火山泥石流对其下游居民是一种很大的潜在灾害。

8、造成严重生命财产损失

由于火山喷发对人类威胁很大，因而它被称为“冒着浓烟的魔鬼”。公元79年，意大利维苏威火山喷发，使宠贝以及厄科拉等三个城镇很快深埋地下，