长白山火山2002-2005年岩浆扰动

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图1:长白山火山每日地震数目(根据长白山火山观测站)
很快,国家局的主管也来电话,决定第二天就组织火山应急考察队吉林长春。
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2002年12月26日长白山考察
2002年12月3日,中国地震局岳副局长在中国地震局会议室召开长白山火山形势讨论会,火山研究中心认为长白山火山可能进入初步扰动状态。
2002年12月24日又在长春召开长白山天池火山研讨会,会议认为长白山火山开始出现火山构造震群,但未出现长周期地震与火山颤动,地球化学与地形变异常也不是很激烈,并未进入动荡与临界状态,但要随时密切监视,如果今后发生4级左右地震就要考虑提高预报等级。 12月25~27日中国地震局宋局长、监测司长等到长白山考察,对长白山火山观测作了重要指示。
2003年,长白山天池附近地震震级逐步增加。3月19日一天就发生了172次地震, 5月19日发生37个地震,地震数累计曲线快速上升。
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1999-2005年长白山火山地震累计曲线(地震目录根据长白山火山站)
2003年7月3日在长春召开吉林省地震/火山趋势判定紧急会商会议,邀请全国地震、形变专家以及吉林、黑龙江省有关专家对吉林省地震与长白山火山形势进行分析。
长白山天池至二道白河镇之间的精密水准测量显示2002年9月至2003年6月期间,天池下面的瀑布水准点相对测线北端的二道白河镇水准点上升了约4.6厘米,表明长白山天池火山下方可能正经历岩浆上涌和压力增大过程。2004年2月13日,监测预报司在北京组织召开长白山火山监测讨论会,测量专家肯定了2002~2003年水准测量的异常现象。
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长白山水准测量变形
2004年3月火山研究中心提出长白山火山前兆异常报告,建议继续在长白山火山进行地震、地形变与地球化学流动观测。
长白山火山天池附近的聚龙温泉监测显示氦气含量2003-2004年有一个突出上升的异常。
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聚龙温泉氦气含量变化曲线
2004年5月19日,火山口附近发生一次持续5个半小时的震群活动,火山地震数目达152次,9月8日又发生火山震51次,最大3.7级,长白山震感非常强烈。2004年9月16~17日在北京召开火山发展规划讨论会,同时讨论了9月8日M3.7地震。会议认为震级的加大说明地壳表层的微破裂向中等尺度破裂变化,地壳破裂扩大的结果将为岩浆向地表传播提供通道。2004年10月火山研究中心提出关于火山监测研究的建议,要求火山工作由课题研究向日常监测任务转换。
2004年12月17日晨2时59分长白山西坡海拔1000m处(距离山顶24 km)发生M4.4地震,随后火山口附近发生一次持续14个小时的,共有157次地震的震群。火山研究中心认为,由于其他前兆现象不充分,因此仍未提高危险性等级。2005年1月8日中国地震局举行长白山火山讨论会,研究这次M4.4地震,建议加强长白山的火山观测,建立火山应急会商制度。
2005年4月15日天池南30 km处发生M4.0地震。长白山火山前兆异常不断增强,2005年7月6~7日又发生一次持续8个多小时的,共有199次地震的震群。火山研究中心认为,由于没有其他前兆现象,暂时没有提高危险性等级。但是如果这种情况继续发展,很有可能在今后几年到几十年内发生喷发,需要把工作做到火山喷发之前。
小结
2002年6月29日东宁7.3深震后长白山地区发生许多典型的火山震群活动(张恒荣等,2003, 吴建平等,2005),震源集中在火山口深度5公里以上的浅层地壳,天池西南部的地震多集中在一北西条带上,较大的地震常伴随着震群活动;东北部的地震数量较零散。2002年7月以来,月平均地震次数提高了10倍,地震震级逐年提高,2004年9月8日火山口附近发生ML3.7地震,12月17日与2005年4月15日在距火山口20-30公里处分别发生了ML4.4级和ML4.0地震。群发性中强地震活动往往是长期休眠火山重新喷发的一个重要前兆,显示火山区地壳破裂与岩浆通道贯通的过程。三次4级左右地震表明火山活动进一步加剧。
2000-2005年天池周围8点GPS测量表明长白山火山正在扩张,其中13公里长的p0-p4基线,2002-2003年扩张了7.95厘米,至2005年扩张累计超过10厘米。
2002-2005年天池北坡25公里长的水准路线的重复测量显示长白山火山正在抬升,3年累计抬高6.8厘米。
流体地球化学测量表明长白山火山逸出气体氦的 3He/4He 比值是目前亚洲大陆观测到的最高值(6.26Ra),与西太平洋岛弧火山基本相同。火山逸出气体3He/4He比值逐步升高,也代表岩浆与地表的距离变浅。
对于这次2002~2005年长白山火山异常现象,普遍认为是一次岩浆扰动事件(吴建平等.2005,崔笃信等,2007,洪汉净等,2007)。
2000-2005年天池周围8点GPS测量表明长白山火山正在扩张,其中13公里长的p0-p4基线,2002-2003年扩张了7.95厘米,至2005年扩张累计超过10厘米。
长白山火山GPS测量变形矢量图(根据王庆良),单位毫米
一次岩浆扰动后火山如何发展呢,可能有两种可能:
①深部岩浆补给逐渐增加,可能十几年或几十年一次的扰动波浪式增强,几次扰动后岩浆终于冲破地表,最终发生喷发。比如蒙塞拉特的弗里耶尔火山1995年喷发百年前开始,发生了三次扰动事件,之后都没有立即喷发,直到1992年1月~1995年6月第四次地震活动后再喷发,因此,我们不能对这样扰动事件无动于衷。
②深部岩浆补给太慢或不断衰减,岩浆扰动未能克服地表的障碍,最终火山活动逐渐归于平寂。意大利弗莱格雷火山1982年~1984年发生了1.5万个地震,最大M4.2,地面变形上升了1.6m;美国长谷火山1980年发生M5~6级地震震群,地表隆起幅度达33cm;然而这两个火山至今都没有喷发。长白山的下一次喷发可能在相当长的时间之后。
长白山火山的异常现象却并没有继续发展。相反,2005年8月以后,长白山火山地震、形变等异常迅速衰减至背景值。至今的地震活动仍保持在背景值水平。
2010年底,韩国釜山大学教授尹成孝和李郑贤发表论文称,长白山火山可能喷发,一些媒体也跟进报道。然而长白山的地震活动、地形变和地球化学都没有异常显示。相信今后仍然不时会有关于长白山火山喷发的传言。不管长白山火山的发展趋势如何,由于天池十亿吨水的存在,地震或岩崩都可能引起相当大的破坏。
需要在火山区普及火山知识,提高火山区民众对长白山火山的减灾意识,一方面有所准备,即使没有大喷发,也不会在灾害来临时慌乱无措;另一方面了解火山的一些基本知识,不要听信传言。毕竟长白山火山观测站一天24小时监视着火山的动静。