地震地热说应用：火山成因12

火山成因研究小结

Seisman

 

作者已经发出了11篇火山成因研究的帖子，几乎踏遍了全球所有的火山，该做个小结了。

作者在网上搜索“火山成因”的解说，百度的，维基的，等等，都是介绍的火山喷发机制，从熔岩囊如何喷出到地表。这些都是全世界火山专家们长期辛劳工作的结晶。

作者所要研究的“火山成因”，是从地震地热说的角度，研究熔岩囊的形成机制与演化机制。作者考察的主要目标，是已定义的全球25个地震地幔柱，和地震地幔柱以外的冰岛、夏威夷与非洲3个火山密集点，包含了全球95%以上的火山。剩下的只有散布在太平洋、印度洋、大西洋、南极洲以及欧亚内陆的少量火山，火山密度小，喷发指数低，而且除了欧亚内陆外，其余火山都远离人类居住地。

1）火山与地震地幔柱的关系

火山成因研究的帖子表明，全球差不多90%的火山与作者已经定义的25个地震地幔柱紧密关联着。

在三维空间内，地震地幔柱是顶点向下的锥体，又类似于树形。地震地幔柱的构造可分为单树型、双树型和多树型（壁状）等多种类型，其基本构造单元为单树型构造（图1）。其中，树根、树干和熔岩囊是用中深源地震的空间分布所描述出来的地震地幔柱的本体，树冠只是比出地点大若干倍的地震地幔柱影响范围统计单元，并非固有地块。

根据地震地热说的基本概念，地震地幔柱是地幔热能上涌的通道，中深源地震是热能上涌的载体，熔岩囊是地震地幔柱内在壳幔结合部的能量累积仓库，即能量中转站，又是火山喷发所需的岩浆库，而火山喷发和壳内地震活动，则是共同消减和调制地震地幔柱内部能量过程的两种手段，两个主角。

2）火山成因研究的一些初步结果

① 研究帖子表明，现代的活火山基本上都围绕在地震地幔柱的出地点附近，要靠地震地幔柱熔岩囊的能量补给。如果出地点是一个近似圆形的区域，活火山大多处在出地点的周边，处在出地点中心的极少。比如菲律宾、意大利地震地幔柱。

② 地震地幔柱各论的帖子中可以看到，活火山的活动频度和喷发指数的高低与地震地幔柱内中深源地震活动的韵律具有良好的相关性。但是，这种相关性还要受到壳内强震活动的牵制，因为二者是相辅相成，共同耗散地震地幔柱内部能量的。

③ 西汤加地震地幔柱发现有深部热能可以直冲地表形成火山喷发的例子，极少见。只有暴发性地震地幔柱内才有可能出现这种现象。

④ 火山消亡或者休眠时间越早的，距离出地点越远，因为熔岩囊已经没有足够的能量供给边远地区的火山活动。比如意大利、土耳其、北美洲等地的火山。

⑤ 多处发现火山活动从西北开始衰退而向东南方向蔓延的例子，比如意大利、冰岛、非洲、夏威夷、北美洲等。

⑥ 火山活动的衰退方向，是否是地块的运动方向？作者倾向于是地震地幔柱，或者传统的地幔柱，或者是熔岩囊的衰退、变形或者转移。因为地震地幔柱是有生命的地质体，熔岩囊是最容易变形，最容易晃动，最容易转移的。自然界的运动总是按照最省力的方式进行。水从山上往下淌，如果假设成“水不动而山往天上走”，当然不妥。

⑦ 南美洲、印尼、菲律宾、所罗门、汤加等多个地震地幔柱火山研究的经验表明，壳内强震和火山活动是相辅相成的，可以互为补充，也可以互为平抑。就是说，当壳内强震足以耗散掉地震地幔柱内部的过剩能量时，火山的活动自然就被平抑了。日本的地震与火山的关系是这个解说的精彩例证。

⑧ 火山的预测不能仅仅注重火山周边微震活动的监测，还应关注中深源地震，尤其是直下型中深源地震对火山活动的能量补给。

⑨ 中国珲春和地中海西口的两个潜在地震地幔柱目前只有深源地震活动，壳内和壳下地震不活跃，没有形成熔岩囊。火山是否会喷发，可能尚待时机。

⑩ 南美洲南端的火山活动距离南智利地震地幔柱的熔岩囊甚远，如何解释尚待进一步研究。

 

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。

 

（2011.6.26 初稿）

 

 

 

 

图1  地震地幔柱单树型构造示意图

 

 

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