地 震 地 热 说 应 用

火山成因之1——意大利的火山研究

Seisman

 

意大利活火山少，休眠火山多，是一个研究火山成因的好地方。

意大利的研究区位于地中海北岸（36°～43°N，10°～18°E）。我们姑且把这里称为意大利地震地幔柱，属于20号中地中海地震地幔柱的主树。

意大利地震地幔柱的基础资料见图1～图3、表1和表2..

图1是地震地幔柱在地表的投影，包含1963年至2011年5月14日M≥4.0的地震和大于6级的壳内强震（表1），还包括近50年来有过喷发、且最大喷发指数VEI≥2的1座活火山即意大利埃特纳（Etna）火山，以及14座历史火山，包括著名的意大利维苏威（Vesuvius）火山（表2）。图2是地震地幔柱内M≥4.0地震的三维图像。图3是意大利地震地幔柱M≥4.0地震的震源深度时序图。

由图1和图2可以看到，意大利地震地幔柱是单树型构造，只有一个树根、树干和树冠，最大震源深度可达514km。

对比这3张图，可以解读如下几点：

1）按照我们关于地震地幔柱类型的划分，本地震地幔柱属于高温高压暴发性的地震地幔柱。其特点是，50～200km的地震活动较少，200km以下的热能积蓄可以直冲到达壳内，引起壳内强震和火山的活动。

2）1960年代初期，400km以下基无地震，壳内地震与火山活动也极少，70年代以后，随着400km以下地震活动的增强，200～400km深度层的地震变得异常活跃，壳内地震与火山也十分活跃起来。由此可见，壳内强震和火山的活动完全受到深部地震活动的影响与制约。这是地震地幔柱的正常工作规律。

3）该地震地幔柱目前的出地点大约处在38～39°N，15～16°E的位置上。Etna火山正处在该区域的边缘。二者的密切关系说明，现代火山的喷发活动完全受到意大利地震地幔柱的控制。

4）由图1可以看到，目前已休眠火山的最后喷发时间，距离出地点越远时间就越早。这是一个很有趣的现象。由此我们可以设想，在2000年以前，沿着意大利的西海岸，曾经存在一个规模很大的熔岩囊，由于某种原因，或许与地震地幔柱的生成机制有关的原因，从100BC开始，这个熔岩囊由西北向东南方向逐渐萎缩，20世纪初期萎缩至37～41°N，13～16°E的位置上，20世纪70年代以后萎缩至当前的出地点，即38～39°N，15～16°E的位置上。随着熔岩囊的萎缩，那些历史火山就像灯枯油尽一样相继地熄灭，或者休眠了。

5）其中有一座Palinuro火山，最后喷发时间8040BC，似乎表明这种萎缩的过程是复杂的，有反复的，或者还有局部构造的差异问题。

6）建议意大利的地震同行和火山工作者引为注意，如果400km以下的地震活动减弱，则这种萎缩过程仍将继续，并有加速萎缩的趋势；如果200～400km深度层的地震活动向西北方向扩展，则历史的熔岩囊存在复苏的可能性。由于地球在不停地运转，复苏不是不可能的。这是一种很微妙的事情。为了便于意大利的同行们能看到这个建议，本文将翻译成英文，适当的时候另行发表。

 

本文是有关火山成因的第一篇，也是20号中地中海地震地幔柱的姊妹篇。

 

本文所采用的地震资料取自http://www.ncedc.org/ 网页的ANSS地震目录，火山资料取自http://www.volcano.si.edu/网页的GVP火山月报，谨此致谢。

 

（2011.6.6 初稿）

 

 

 

 

图1  意大利地震活动的地表平面投影

 

 

 

图2  意大利地震活动的立体三维图像

 

 

 

图3  意大利地震震源深度的时间进程

 

 

表1  意大利M≥6地震目录（1963-2011.5.14）

 

 

 

表2  意大利火山喷发的历史记录

 

** Eruptions associated with caldera collapse are normally large (probably VEI >4), and those for which data are lacking to assign a specific VEI are indicated by a "C" in the VEI column. Likewise, Plinian eruptions in the absence of more quantitative data are marked with a "P" in the VEI column.

 

 

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