地震学科普之窗（三）
——火山前沿与地震消减带＊

大木圣子

（东京大学地震研究所）

地震学科普之窗（三）
——火山前沿与地震消减带＊

大木圣子

（东京大学地震研究所）

吸引大地君的地球科学的魅力之一就是来到野外工作。在活火山前，可以真实地感受到实际知识与课本所学的东西差距之大。地震之国日本也是火山之国，地震与火山有什么关系吗？谜底就在地球内部。

1 第一次野外考察

莱助教不想到野外看看吗？我们去观测火山吧。

大地君好啊，一定去。

这是大地君第一次野外考查。前辈们都说：“地球科学的乐趣在于整个地球就是一个实验室。”莱先生总是充满活力，研究室的前辈们也坐不住了，我也加入其中，一同前往火山。

莱助教观测可是有点艰苦，你行吗？我觉得你话不多呀。

大地君半山腰的绿色真好看，但越靠近火山口绿色就越来越少了。再往前只有碎石块了。

莱助教如果算上小规模的喷发，这座山可以说一直在不断喷发。火山喷发的时候，排出高浓度的火山气体，植物无法生长。火山的规模是不是令你很吃惊？最近几周一直在拼命学习吧？

大地君是的。这景致很壮观。教科书上画的火山断面图是哪个部分？说实话，我有点不知所措了。我们人类太渺小了。

莱助教能有这种感觉，这次就没白来。什么时候再去三宅岛看看吧。2000年的火山喷发到今年正好是10年。有些植物在高浓度的气体下枯死，未能返岛的灾民愿意回来吗？我想你学习的灾害社会学在这方面可以发挥重要作用。

大地君是的，尽管如此，我还是不想呆在地震研究室观测火山。

莱助教关于地震与火山的关系，回去再研究吧。

2 火山与地震的分布

大地君把今天观测过的火山在日本地图上做了记号。山那么大，但在地图上只是一个小点。他还想把国内全部活火山都作上记号。日本的活火山太多了（图1）。

大地君活火山这样有规律地排列着，这不能说是偶然现象。

莱助教日本的确是个火山之国，但并不是哪里都有。从千岛群岛开始，横跨北海道，再穿过东北的中部，一直到关东西端，火山连接了伊豆半岛、伊豆诸岛、小笠原诸岛。这个形状是不是在哪里见过？

图1 活火山（▲）的分布。活火山与海沟平行。点为震源，颜色表示震源深度

大地君对，是海沟。与千岛海沟、日本海沟、伊豆－小笠原海沟的连接线平行。也许……。

再看看地震分布，二者非常一致（图1）。按深度、颜色区分的震源分布与火山连接线平行。地震的分布与活火山的分布一定有某些关系。

莱助教我们把连接活火山的线称为“火山前沿”。在日本，靠近火山前沿东侧（太平洋一侧）几乎没有活火山。此外，在火山前沿，火山的数量和喷发物的量最多，相反，从火山前沿向西越远越少。

大地君哦，是那样？

莱助教通过观测看到的很多喷发物是由形成火山的主要成分岩浆构成。让我们来研究一下岩浆在日本的地下深处是怎样形成的吧。

我第一次看到世界震源分布时也是这样好奇。看看地球的横切面，我们就会明白地震为什么只在固定的地方发生。通过研究地球内部发生的现象就一定会搞清地表发生的各种现象。

向日本下方俯冲的太平洋板块在海底移动了1亿年以上。板块上面与海水反应，形成了很多含水的矿物。另一方面，随着海洋板块向日本列岛下俯冲，形成高温、高压，由此，板块中包含的水渐渐渗出，水的存在降低了使岩石融化的温度，这就形成了岩浆的基础。一旦形成的岩浆比周围的岩石轻，它就会慢慢向上移动，最终在地表形成火山。由于这一系列的活动过程，在挤压出水的深处正上方分布着的就是火山前沿（图2）。

图2 海洋板块渗出的水形成岩浆的基础，最终形成日本列岛的火山

3 大地君的学习笔记

板块俯冲带的岩浆及火山形成过程。① 海洋板块中有很多含水矿物。② 与海洋板块一起俯冲的含水矿物中的水分在某一深度会被挤压出来。③ 在水分增加的部分，岩石会在比通常还低的温度开始融化。④融化的岩石形成岩浆上升，到达地表，形成火山。

4 新堂教授的简单提问

新堂教授第一次观测感觉怎么样？

大地君来到野外感觉真爽。看到大火山，了解了它的形成，看了构成岩浆的矿物的显微照片。地球科学是一门宏观微观都研究的学问。

新堂教授是呀，宏观、微观世界都能自由翱翔。那么你能告诉我地震和火山的另一个关系吗？请看这幅图（图3）。这是10年前三宅岛喷发时的震源分布。你认为它表明当时地震和火山有怎样的关系？

大地君是不是岩浆向前移动时，地壳破裂，发生了地震？

新堂教授正确。在这幅图中，每过一天，震源都会向西北移动，而一周后，山顶发生大沉陷，形成破火山口。请问这该如何解释呢？

图3 伴随2000年三宅岛火山喷发的地震活动。点表示震源位置，颜色表示地震活动的时间。可见震源从三宅岛向西北移动

大地君我觉得震源位置的移动表明岩浆的运动。岩浆向西北移动的话，火山口下方不就变空了吗？

新堂教授嗯，很好。正确的答案是岩浆向火山口供给不足。三宅岛地下15km深处存在着大量岩浆。从这里供给火山口的岩浆为什么会向西北方向移动呢？这种情况可以用震源分布的时间推移来说明（图3）。由于火山口岩浆缺失，压力就下降，最终像被塞子堵住了的山顶物质发生沉陷，形成破火山口。这个谜解开了。当时，研究所各专业的同仁都给出了自己的观测结果，奉献了智慧。

大地君先生也去观测了吗？

新堂教授没有，我没去。我是在发生塌陷的两天前在那里进行观测的，如果塌陷再提前几天的话，那就不可想象了，太险了，太险了。

我越来越感到，无论是地震还是火山，人类都还无法战胜它。最初想解决这些问题的想法是不对的。生活在地震之国、火山之国的我们只能与它们共存。

图4 破火山口形成模式图。岩浆的供给从山顶下向西北方向移动，也可看到震源的移动。供给山顶下方的岩浆缺失，山顶的物质陷落，形成破火山口

（原图均为彩图）

摘译自：日本《地震本部新闻》2010年7月号

原题：謎解き地震学

网址：http：∥outreach.eri.u－tokyo.ac.jp/ul/ nazotoki/nazotoki＿7.pdf

（北京市地震局 彭 岩 译，卢振恒 校）

（译者电子信箱，彭 岩：pybj1201＠yahoo.com.cn）

P315；

E；

10.3969/j.issn.0235－4975.2011.10.010

2011－03－16。