地震科普：造成慘重傷(shang) 亡的新西蘭(lan) 火山爆發，為(wei) 什麽(me) 完全無法準確預測？



毫無征兆的爆發

　　當地時間12月9日，新西蘭(lan) 東(dong) 海岸附近的懷特島火山爆發。當時，47名遊客正在懷特島上參觀，突如其來的火山爆發造成了慘重死傷(shang) ：目前確認8人死亡，31人因燒傷(shang) 住院，其中23人傷(shang) 情嚴(yan) 重，另有8人仍然下落不明。警方表示，他們(men) 在空中搜索中沒有發現任何生命跡象，因此失蹤者生還的可能性不大。其中，傷(shang) 者中有兩(liang) 名中國公民。

　　事實上，懷特島的火山爆發早有預兆。早在10月30日，監測人員就發現懷特島火山口的二氧化硫（SO2）氣體(ti) 濃度增加，並且在岩漿的撞擊下，火山出現了2016年至今最強烈的震顫。11月18日，監測機構發現SO2氣體(ti) 濃度持續上升，並發布了懷特島火山噴發2級警報，表示火山處於(yu) “中度”活躍狀態，但並非即將爆發。

　　雖然上個(ge) 月的監測數據指出懷特島火山處於(yu) 更危險的時期，但近期是否會(hui) 爆發、具體(ti) 何時爆發，仍然難下結論。另外，正如地質災害監測項目GeoNet的火山學家所言，這次火山爆發“很突然，持續時間很短暫”。不同於(yu) 一些在噴發前有明顯跡象的火山，懷特島火山直至爆發，也沒有給監測機構發布準確預警的機會(hui) 。那麽(me) ，為(wei) 什麽(me) 準確預測這次火山爆發，會(hui) 如此困難？

　　難以預測的射氣噴發

　　這個(ge) 問題的答案，與(yu) 懷特島火山的爆發方式有關(guan) 。

　　懷特島火山是新西蘭(lan) 最活躍的活火山。從(cong) 2011年起，懷特島火山處於(yu) 一個(ge) 連續爆發的時期，但大多數隻是小型的火山爆發。最近的一次較大的火山爆發出現在2011年，但幸運的是，這次火山爆發發生在夜間，並沒有遊客在島上參觀。

　　這次火山爆發出現在白天。在此之前，蓄勢待發的岩漿聚集在火山的岩漿房中。爆發之前，這座火山的岩漿深度很淺，其攜帶的熱量與(yu) 高溫氣體(ti) 足以使地表和地下水形成活躍的熱液係統。

　　這時，火山內(nei) 岩石孔隙中的水處於(yu) 過熱狀態。在這種情況下，任何外力過程，如地震、地下氣體(ti) 的湧入，甚至是湖水水位的上升，都會(hui) 打破熱液係統的脆弱平衡，導致這些熱液的壓力釋放，產(chan) 生由蒸汽驅動的火山爆發。

　　由蒸汽驅動的火山爆發，也稱為(wei) 熱液噴發或射氣噴發（phreatic eruption）。這種火山爆發會(hui) 導致水瞬間形成蒸汽，這個(ge) 過程的速度甚至超過了音速。這時，水迅速膨脹到原始體(ti) 積的1700倍，繼而產(chan) 生災難性的影響。

　　這種爆發產(chan) 生的能量，足以粉碎岩石，撞開火山口，並將岩石碎片和火山灰噴射至空中。在這次懷特島的火山爆發中，火山灰更是被拋射到了距火山口3000米的高空。而這類火山噴發通常表現為(wei) 前兆少，無法準確預測爆發時間。

　　這類由蒸汽引發的火山爆發的危害有：被噴出高溫岩石和火山灰，會(hui) 給生物造成衝(chong) 擊傷(shang) 和燒傷(shang) ；噴出的濕火山灰和粗顆粒也會(hui) 形成氣流，損傷(shang) 動物的呼吸道。這些損傷(shang) 都是致命的。

　　熱液形式的火山爆發一旦發生，由於(yu) 火山周圍的熱液係統需要重新平衡，在很大概率上會(hui) 繼續產(chan) 生一係列小的火山爆發。懷特島火山在未來仍將經曆這些劇烈活動，並且新西蘭(lan) 的其他火山區同樣有可能會(hui) 受到影響。

　　更多火山噴發類型

　　根據誘發火山噴發的物質類型不同，火山噴發包括岩漿噴發、射氣-岩漿混合噴發和導致懷特島火山爆發的射氣噴發3大類。相比於(yu) 主要由高溫氣體(ti) 驅動的射氣噴發，前兩(liang) 種噴發方式主要是由於(yu) 地下的岩漿逐漸上升至接近地表的位置，最終從(cong) 裂隙中流出或噴出造成的。驅動方式的不同，也造成了預測難度的差異。

　　相比之下，兩(liang) 種由岩漿驅動的火山噴發的後果往往更加嚴(yan) 重，但監測係統也更加完善。

　　在這兩(liang) 類火山噴發前，上湧的岩漿導致阻擋它的岩石破裂，這個(ge) 過程往往會(hui) 導致微弱的地震。通過對地震波（次聲波）和地震時長的監測，火山學家通常可以判斷出火山內(nei) 部的結構，並預測火山爆發的時間。2010年，科學家通過次聲波傳(chuan) 感器陣列，成功預測了意大利埃特納火山的57次爆發。

　　此外，比較常用的預測方式還包括監測地麵變形（也是岩漿房上升和熱氣噴發造成的），以及監測火山口湖的化學成分、溫度和水量的變化。火山口周圍SO2、H2S和CO2濃度的突然上升，也能作為(wei) 輔助判斷火山噴發時間的的依據。

　　但對於(yu) 射氣噴發，火山學家可以通過監測火山口的氣體(ti) 監測和山體(ti) 震顫，判斷火山的活躍程度（正如11月對懷特島火山發出的警報），但由於(yu) 最終打破熱液係統平衡的外力無從(cong) 知曉，因此火山學家無法準確預測火山爆發時間。

　　2013年，菲律賓馬榮火山的射氣噴發持續了73秒。在噴發前24小時，沒有檢測到任何火山的地震活動，也沒有觀測到火山活動加劇的跡象，最終這次火山爆發導致了5名登山者死亡。

　　2014年，日本禦嶽火山也經曆了一次典型的射氣噴發，當時導致了63名遊客死亡。事後，名古屋大學的科學家調查了這次火山爆發的動態過程。他們(men) 發現在火山爆發前7分鍾，有兩(liang) 個(ge) 監測站點的傾(qing) 斜度發生了變化。

　　在火山爆發前，禦嶽火山下方的岩石中出現了一處深1.1千米的裂痕，導致了山體(ti) 的傾(qing) 斜。這塊巨大的岩石很有可能阻礙了水蒸氣向上流動，最終被巨大的壓力擠碎，導致了火山爆發。從(cong) 岩石碎裂到火山噴發之間隻有7分鍾，對於(yu) 火山活動預警來說，這樣的時長也顯得不太夠。

　　總之，射氣噴發的前兆少、缺乏研究數據，這些因素無疑阻礙了對此類火山噴發的預警。

　　新西蘭(lan) 地球科學研究和監視機構GNS Science的火山學家說，自懷特火山爆發以來，火山震顫加劇了，這表明火山內(nei) 部氣壓仍然很高，並且有可能進一步爆發。

　　在12月9日的爆發後，懷特島火山又出現了3次較小的噴發。目前，火山爆發的預警等級由4級重新降回了2級。但暫時無法確定的是，懷特島火山是否還會(hui) 再次劇烈噴發，也無法確定下次火山噴發的類型。

關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【團體(ti) 定製】，了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【口罩】，預約報名官方口罩免費領取
回複【科學防控】，學習(xi) 疫情相關(guan) 科普星空体育官网入口网站
回複【科普小達人】，報名參賽贏取萬(wan) 元大獎