火山喷发的监测与预报

1、是监测火山活动和预报喷发重要而有效是监测火山活动和预报喷发重要而有效的工具。地震学方法被认为是大多数火山监测的支柱的工具。地震学方法被认为是大多数火山监测的支柱, , 但但是是, , 只有当其与其他方法如只有当其与其他方法如、以及火以及火山学研究结果相结合时山学研究结果相结合时, , 才是最强有力的。才是最强有力的。监测火山活动性的大多数监测火山活动性的大多数布设在距火山口布设在距火山口范围内。范围内。现代台网现代台网一般由一般由68 68 个或更多的个或更多的和和几个几个组成。近火山口的台网能更好地记录微震并会有小的组成。近火山口的台网能更好地记录微震并会有小的定位误差。定位误差。一般距火山

2、一般距火山。现。现代通讯技术已有可能使监测记录和数据传输到代通讯技术已有可能使监测记录和数据传输到之之外。外。对于火山活动性的地震学监测来说对于火山活动性的地震学监测来说, ,取得有多年记录的背景取得有多年记录的背景地震活动基线地震活动基线, , 对评价一个可能的前兆活动是十分重要的。对评价一个可能的前兆活动是十分重要的。 如果一个火山是活动的如果一个火山是活动的, 则火山地震台网将可以记录到则火山地震台网将可以记录到4 种主种主要类型的地震事件要类型的地震事件: 1、高频地震、高频地震(HF) 或称火山构造地震或称火山构造地震 2、低频地震、低频地震(LF) 或称长周期事件或称长周期事件(L

3、P) 3、爆炸地震、爆炸地震 4、火山颤动、火山颤动(tremor) 与构造地震相比与构造地震相比, 火山地震的一般特征是火山地震的一般特征是: 1) 不具有构造地震的主震不具有构造地震的主震-余震序列的震群余震序列的震群 2) 有比构造地震小的最大震级有比构造地震小的最大震级(典型的典型的M 5，甚至，甚至M 3) , 震震群的震级差一般小于群的震级差一般小于0.5 3) 震群中许多地震的波形相类似震群中许多地震的波形相类似, 有较高的有较高的b值值 4) 喷发前地震数量增加喷发前地震数量增加 5) 震中位于活火山及其附近震中位于活火山及其附近; 活火山区地震活动性远高于外围活火山区地震活动

4、性远高于外围地区。地区。对自对自19801980年以来年以来8 8次喷发及其他数百次喷发的总结次喷发及其他数百次喷发的总结, ,揭示出一般揭示出一般火山地震由下列某些或其全部地震事件群组成火山地震由下列某些或其全部地震事件群组成: : 1) 1) 背景地震背景地震2) 2) 喷发前的高频事件或火山喷发前的高频事件或火山- -构造地震震群构造地震震群, ,具有对数正态分布具有对数正态分布, , 一个震群平均持续一个震群平均持续5 5天天, , 但总的高频地震群可持续两个月到但总的高频地震群可持续两个月到1 1年不年不等等3)3)地震活动峰期之后的相对平静期地震活动峰期之后的相对平静期4) 4)

5、低频事件群或低频事件群或LPLP事件或事件或B B型地震型地震5) 5) 火山颤动。低频事件群和火山颤动持续火山颤动。低频事件群和火山颤动持续2323小时到小时到4 4个月不等个月不等6) 6) 喷发喷发- -爆炸地震爆炸地震7) 7) 喷发后较深地震喷发后较深地震( (高频高频) ) 该图显示了在岩浆由岩浆房该图显示了在岩浆由岩浆房上升直至爆炸喷发的整个火上升直至爆炸喷发的整个火山喷发过程中山喷发过程中, , 不同类型地不同类型地震活动的深度范围。震活动的深度范围。大多数高频事件由剪切破裂或断层滑动所引起; 这是对增高的岩浆压力的响应。由于深部岩浆运动可以在很长距离和很长时间内发生, 所以高

6、频事件群持续时间也较长。大多数低频地震虽然也可由剪切或张性破裂所引起, 但更为可能的是由流体增压而引起。低频事件经常有突然出现的P 波, 而缺乏S 波, 其主要频数是1 5 Hz。爆炸地震伴随爆炸喷发,大多以出现空气震相为特征。火山颤动是一组持续数分钟到更长时间的连续信号, 其主要频数与低频事件类似, 所以有些研究者认为火山颤动是发生在数秒钟间隔内的一系列低频事件。距火山口距火山口50 200 km 50 200 km 的区域台在火山监测中起到的区域台在火山监测中起到至关重要的作用至关重要的作用, ,主要原因是它可帮助识别那些与主要原因是它可帮助识别那些与火山地震曲线类似的区域地震及与某些区域

7、地震火山地震曲线类似的区域地震及与某些区域地震类似的火山地震。当与区域台地震记录对比后类似的火山地震。当与区域台地震记录对比后, , 前前者被揭示为一次火山爆发地震者被揭示为一次火山爆发地震, , 后者被确认为区域后者被确认为区域地震。地震。 尽管火山地震学已趋向成熟尽管火山地震学已趋向成熟, , 并已成为预报火山并已成为预报火山喷发的主要工具。但作为一种喷发前兆喷发的主要工具。但作为一种喷发前兆, , 仍有许多仍有许多捉摸不定之处捉摸不定之处, , 有待深入观察和研究。一般说来有待深入观察和研究。一般说来, , 火山火山- -构造地震或高频地震群构造地震或高频地震群, , 可保持作为喷发的可

8、保持作为喷发的长期或中期前兆长期或中期前兆, , 它反映岩浆压力变化产生的应力它反映岩浆压力变化产生的应力上升。低频地震和火山颤动反映火山上升。低频地震和火山颤动反映火山- -流体系统内流体系统内部的运动部的运动, , 看来是可靠的喷发短期前兆。看来是可靠的喷发短期前兆。火山监测的现代进展和新方法火山监测的现代进展和新方法(1)(1)利用卫星红外技术监测火山活动性，本方法是近利用卫星红外技术监测火山活动性，本方法是近年来发展起来的一种快速、经济而有效的方法。年来发展起来的一种快速、经济而有效的方法。(2)(2)合成孔径雷达和合成孔径雷达干涉测量进行监测。合成孔径雷达和合成孔径雷达干涉测量进行监测。(3)(3)实时地震振幅测量和地震谱振幅测量系统实时地震振幅测量和地震谱振幅测量系统, ,该方法该方法是用于火山地震的快速分析工具。是用于火山地震的快速分析工具。(4)(4)估计火山喷发指数的方法，该方法在近些年也取估计火山喷发指数的方法，该方法在近些年也取得进展，主要方法是将火山颤动标准化，即