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[小科普: 随我看地球 – XXII]-冰岛为什么会有那么多的地震和火山？
中华新闻网 2023-12-17 15:04
中华新闻社多伦多电（记者 马淼） 最近，一个热门的话题，就是在冰岛西南角， 也就是雷克雅内斯半岛（Reykjanes）发生了频繁的地震，对建筑和地面造成了很大的破坏（如图1所示），为此，大家都十分关心冰岛会不会再次暴发大规模的火山。直到昨天，冰岛气象局（当地时间15日11时30分）仍在发布公报说，Reykjanes半岛的地震活动依然频繁，火山喷发的风险程度仍然较“高”。自从11月15日凌晨以来已监测到800多次地震，震源深度仅为3至5公里。监测还显示，这个地区正在经历持续的地壳地形变化，岩浆也在不断流入岩脉。冰岛气象局专家警告：Grindavik地下的岩浆估计已经非常接近地表，深度仅为约500米左右，火山喷发风险很高。
图1. 2023年11月冰岛Reykjanes半岛的Grindavik镇由频繁地震引起的路面坍塌 （图片来自网络）。
我们知道，冰岛有一个美称，叫“冰与火的国度”，这里的火正是意味地震和火山，而这里的冰则像征着冰川和寒冷。
最近三年来，Reykjanes 半岛的地壳活动频繁， 有过几次4-5级的火山喷发。根据报道，今年10月25日以来， 那里发生了24,000次以上的地震，其中，有七次地震的震级超过4级， 最强的一次为4.8级。 这种频繁的地震活动归因于地下大约5公里处积聚着大量的岩浆。专家估计很可能会发生大规模的火山喷发，但是它的位置和时间目前仍然无法确定。一般来说，整个冰岛地震是相当频繁的，平均每周有500次，相当于每年有26,000次。
目前冰岛政府在一个叫格林达维克(Grindavik)的地方采取了紧急疏散的措施，以防止和减少灾难性的破坏。Reykjanes已经休眠八百年，根据目前的地壳运动情况，这个地方现在应该处于火山复活阶段。
从地质历史讲，冰岛是一座比较年青的岛，大约形成于七千万年前，换句话说，在恐龙绝灭之时，也就是冰岛诞生之日。
冰岛火山带大的有二条，东、西部各一条。东部有著名拉基(Laki)火山， 艾雅法拉(Eyjafjallajökull)火山, 卡特拉(Katla)火山，巴达本加 (Bárðarbunga) 火山(于2014-2015年喷发)及格里姆 (Grímsvötn)火山(于2011年喷发)。
图2. 冰岛地质构造， 地震火山带，岩石分布图 （图片来自网络）
东部火山带（East Volcano Zone - EVZ）的Laki火山本身实际上是火山裂缝喷发的产物。Laki火山曾经在934年和1783年两次大规模喷发。1783年的喷发开始于当年的6月8日，一直到持续到第二年的2月才结束，一共喷出了高达一亿两千万吨的二氧化硫，导致20%－25%的冰岛人因饥荒和中毒而死亡， 因为二氧化硫是有毒的物质。
Eyjafjallajökull火山发生在2010年2月到5月， 伴有3,000多次小型地震，这是地壳扩张、移动错位造成的。在Eyjafjallajökull系列火山中，第二次，第三次能量释放最大，排放出大量的浓烟，火焰及火山灰，火山灰一直被抛到了几千米高的高空，造成艾雅法拉(Eyjafjallajökull)冰川融化，并对全球航空以及气候等方面造成了一定的影响。
东部火山带还有一次很著名的火山喷发，叫”Katla火山” 。2021年，由巴塔萨·科马库执导的”Katla火山”就是以Katla火山为基地拍摄的一部电视科幻剧，描写的是一次冰下的Katla火山喷发后带来的一系列离奇故事。Katla火山是冰岛南部的一座大型活火山，大部分位于米达尔斯 (Mýrdalsjökull) 冰川之下。火山口直径约10公里，最高点海拔1,500多米，面积约110平方公里。Katla火山最近一次喷发是在1918年。另外， 在米达尔斯 (Mýrdalsjökull) 冰川之下， 还有一个巨大的冰洞， 叫Katla冰洞， 无论是冬天还是夏天都吸引着大批的游客到此一睹天下奇观。
这次引起24,000次以上地震的是西部火山带（West Volcano Zone - WVZ），这也正是水下的洋中脊(Mid Ocean Ridge)刚刚爬升成为陆地的地方，这里有很多的地热温泉和火山，如Gunnuhver温泉，Gunnyhver火山等。
西部火山带（WVZ）在2021年也有一次喷发，这次火山叫法格拉特尔斯火山(Fagradalsfjall). 它是在休眠6,000年后，于2021年3月再度喷发。Fagradalsfjall火山系统地下有一条大裂缝， 长达500-750米，所以很容易造成地震和火山喷发。庆幸的是这次喷发并未对附近居民造成威胁，相反吸引了大量的游客，见证宏伟壮观的喷发景象。
西部火山带最近的一次喷发是在靠近Reykjanes半岛中心的利特利赫鲁图尔(Lilti-Hrútur)山峰附近, 所以也叫Lilti-Hrútur 火山，这次火山沒有熔岩流出。火山于2023年7月10日强烈地震后开始喷发，一直喷发到同年8月才结束。
除岛上的火山和地震以外，冰岛南部海上地震和火山活动也比较活跃，如西人岛(Vestmannaeyjar)，这个海域就发生过海底火山爆发，塑造出了一座崭新的火山岛屿， 还有叙尔特塞岛(Surtsey)等。
冰岛有二百余座火山，其中活火山就有40-50座。 温泉和间歇泉也有800来个。
那么，为什么冰岛那么小的一个地方，会有那么多的火山和温泉，还有数不清的地震？
原因其实很简单， 就是因为冰岛是一个暴露在陆地上的洋中脊， 它的东面是欧亚板块， 而西边就是北美板块， 换句话说，就是冰岛把这两个板块无情地分割开来的。我还清楚地记得， 九十年代在加拿大Dalhouise大学上课的时候， 老师告诉我们：“如果要看洋中脊的岩石， 就去冰岛看”。
我们讲了那么多的洋中脊， 那么，洋中脊到底是个什么东西？换句话说，洋中脊就是大洋底上的巨型山脉，也是大洋裂谷(Rifting Valleys)所在地。洋中脊在大西洋，太平洋，印度洋都有，唯独大西洋的洋中脊是全球最长的，它从南极的三明治岛通过冰岛，直通北冰洋，延绵21,000公里。这条洋中脊大约于2亿年前开裂，然后把原来连在一起的美洲大陆和欧亚大陆及非洲大陆分离开来。经过二亿年不断的海底扩张，形成了如今的大陆和大西洋的分布格局。
洋中脊当中有许多的断裂(Fractures)和裂谷(Rifting Valleys)，构造上纵横交错，相当复杂。洋中脊上还有许多由火山喷发产生的烟囱(Chimneys)，有很多的生物生活在那个地方，比如海葵，青口，螃蟹，虾等。那里尽管没有一丝阳光，但却是一片生机勃勃，欣欣向荣的生物世界。
从岩石上讲，洋中脊的岩石是最年轻的，渐渐地向两边变得越来越老（图2），古地磁和古生物也同样变得越来越老， 这就是板块漂移和海底扩张的有力证据。我们前面说过，冰岛是洋中脊在陆上的暴露部分，所以它的岩石和海底一样，在西边和东边边缘的岩石最老，大约有7000万年，而火山带的岩石才刚刚诞生不久，甚至正在诞生。
在做这期节目的时候，我查了一下冰岛火山的分布图。根据火山的分布，我才偶然发现这二个冰岛火山带上存在着转换断层(Transform Fault)，转换断层把这两个东西火山带连接了起来。通过进一步的资料查证，证明冰岛确实存在着二条转换断层， 而且与地震和火山密切相关。
那么什么是转换断层？简单地说，横切洋中脊(裂谷)或俯冲带(Subduction Zone)的一种巨型水平剪切断裂， 与洋中脊/裂谷相垂直的一系列断裂，其长度可达数千公里，宽度可达100—200公里。 在大西洋， 这些转换断层基本上都是呈东西向分布 的（由于转换断层概念相对复杂一些， 这里就不作详细解释， 大家记住就行了， 有兴趣的朋友可以自己去Google一下）。转换断层是大洋当中特有的，在陆地上是没有的，它们在海底扩张中起着十分特殊的作用。
至此，我相信，大家可能已经猜到为什么冰岛会有那么多的地震和火山了。没有错， 它的原因就是洋中脊的裂谷和转换断层，甚至还有热点在作祟，它们导致冰岛地壳向东西二个方向不断地向外扩张。正是由于板块的开裂，导致地球内部强大的能量释放和地幔中的岩浆源源不断升溢，给冰岛带来强烈的地壳运动，从而引发频繁的火山和地震活动。
这里顺便说一下，在陆地上有三条最重要的地震火山带，第一条就是环太平洋火山圈，这也是最大最长的一条，第二条就是地中海青藏高原，第三条应该就算是冰岛了。在海洋里面，最长的 地震火山带无疑就是大西洋洋中脊了。
章纪君供稿，2023年11月16日， 于加拿大多伦多
图1. 2023年11月冰岛Reykjanes半岛的Grindavik镇由频繁地震引起的路面坍塌 （图片来自网络）。
我们知道，冰岛有一个美称，叫“冰与火的国度”，这里的火正是意味地震和火山，而这里的冰则像征着冰川和寒冷。
最近三年来，Reykjanes 半岛的地壳活动频繁， 有过几次4-5级的火山喷发。根据报道，今年10月25日以来， 那里发生了24,000次以上的地震，其中，有七次地震的震级超过4级， 最强的一次为4.8级。 这种频繁的地震活动归因于地下大约5公里处积聚着大量的岩浆。专家估计很可能会发生大规模的火山喷发，但是它的位置和时间目前仍然无法确定。一般来说，整个冰岛地震是相当频繁的，平均每周有500次，相当于每年有26,000次。
目前冰岛政府在一个叫格林达维克(Grindavik)的地方采取了紧急疏散的措施，以防止和减少灾难性的破坏。Reykjanes已经休眠八百年，根据目前的地壳运动情况，这个地方现在应该处于火山复活阶段。
从地质历史讲，冰岛是一座比较年青的岛，大约形成于七千万年前，换句话说，在恐龙绝灭之时，也就是冰岛诞生之日。
冰岛火山带大的有二条，东、西部各一条。东部有著名拉基(Laki)火山， 艾雅法拉(Eyjafjallajökull)火山, 卡特拉(Katla)火山，巴达本加 (Bárðarbunga) 火山(于2014-2015年喷发)及格里姆 (Grímsvötn)火山(于2011年喷发)。
图2. 冰岛地质构造， 地震火山带，岩石分布图 （图片来自网络）
东部火山带（East Volcano Zone - EVZ）的Laki火山本身实际上是火山裂缝喷发的产物。Laki火山曾经在934年和1783年两次大规模喷发。1783年的喷发开始于当年的6月8日，一直到持续到第二年的2月才结束，一共喷出了高达一亿两千万吨的二氧化硫，导致20%－25%的冰岛人因饥荒和中毒而死亡， 因为二氧化硫是有毒的物质。
Eyjafjallajökull火山发生在2010年2月到5月， 伴有3,000多次小型地震，这是地壳扩张、移动错位造成的。在Eyjafjallajökull系列火山中，第二次，第三次能量释放最大，排放出大量的浓烟，火焰及火山灰，火山灰一直被抛到了几千米高的高空，造成艾雅法拉(Eyjafjallajökull)冰川融化，并对全球航空以及气候等方面造成了一定的影响。
东部火山带还有一次很著名的火山喷发，叫”Katla火山” 。2021年，由巴塔萨·科马库执导的”Katla火山”就是以Katla火山为基地拍摄的一部电视科幻剧，描写的是一次冰下的Katla火山喷发后带来的一系列离奇故事。Katla火山是冰岛南部的一座大型活火山，大部分位于米达尔斯 (Mýrdalsjökull) 冰川之下。火山口直径约10公里，最高点海拔1,500多米，面积约110平方公里。Katla火山最近一次喷发是在1918年。另外， 在米达尔斯 (Mýrdalsjökull) 冰川之下， 还有一个巨大的冰洞， 叫Katla冰洞， 无论是冬天还是夏天都吸引着大批的游客到此一睹天下奇观。
这次引起24,000次以上地震的是西部火山带（West Volcano Zone - WVZ），这也正是水下的洋中脊(Mid Ocean Ridge)刚刚爬升成为陆地的地方，这里有很多的地热温泉和火山，如Gunnuhver温泉，Gunnyhver火山等。
西部火山带（WVZ）在2021年也有一次喷发，这次火山叫法格拉特尔斯火山(Fagradalsfjall). 它是在休眠6,000年后，于2021年3月再度喷发。Fagradalsfjall火山系统地下有一条大裂缝， 长达500-750米，所以很容易造成地震和火山喷发。庆幸的是这次喷发并未对附近居民造成威胁，相反吸引了大量的游客，见证宏伟壮观的喷发景象。
西部火山带最近的一次喷发是在靠近Reykjanes半岛中心的利特利赫鲁图尔(Lilti-Hrútur)山峰附近, 所以也叫Lilti-Hrútur 火山，这次火山沒有熔岩流出。火山于2023年7月10日强烈地震后开始喷发，一直喷发到同年8月才结束。
除岛上的火山和地震以外，冰岛南部海上地震和火山活动也比较活跃，如西人岛(Vestmannaeyjar)，这个海域就发生过海底火山爆发，塑造出了一座崭新的火山岛屿， 还有叙尔特塞岛(Surtsey)等。
冰岛有二百余座火山，其中活火山就有40-50座。 温泉和间歇泉也有800来个。
那么，为什么冰岛那么小的一个地方，会有那么多的火山和温泉，还有数不清的地震？
原因其实很简单， 就是因为冰岛是一个暴露在陆地上的洋中脊， 它的东面是欧亚板块， 而西边就是北美板块， 换句话说，就是冰岛把这两个板块无情地分割开来的。我还清楚地记得， 九十年代在加拿大Dalhouise大学上课的时候， 老师告诉我们：“如果要看洋中脊的岩石， 就去冰岛看”。
我们讲了那么多的洋中脊， 那么，洋中脊到底是个什么东西？换句话说，洋中脊就是大洋底上的巨型山脉，也是大洋裂谷(Rifting Valleys)所在地。洋中脊在大西洋，太平洋，印度洋都有，唯独大西洋的洋中脊是全球最长的，它从南极的三明治岛通过冰岛，直通北冰洋，延绵21,000公里。这条洋中脊大约于2亿年前开裂，然后把原来连在一起的美洲大陆和欧亚大陆及非洲大陆分离开来。经过二亿年不断的海底扩张，形成了如今的大陆和大西洋的分布格局。
洋中脊当中有许多的断裂(Fractures)和裂谷(Rifting Valleys)，构造上纵横交错，相当复杂。洋中脊上还有许多由火山喷发产生的烟囱(Chimneys)，有很多的生物生活在那个地方，比如海葵，青口，螃蟹，虾等。那里尽管没有一丝阳光，但却是一片生机勃勃，欣欣向荣的生物世界。
从岩石上讲，洋中脊的岩石是最年轻的，渐渐地向两边变得越来越老（图2），古地磁和古生物也同样变得越来越老， 这就是板块漂移和海底扩张的有力证据。我们前面说过，冰岛是洋中脊在陆上的暴露部分，所以它的岩石和海底一样，在西边和东边边缘的岩石最老，大约有7000万年，而火山带的岩石才刚刚诞生不久，甚至正在诞生。
在做这期节目的时候，我查了一下冰岛火山的分布图。根据火山的分布，我才偶然发现这二个冰岛火山带上存在着转换断层(Transform Fault)，转换断层把这两个东西火山带连接了起来。通过进一步的资料查证，证明冰岛确实存在着二条转换断层， 而且与地震和火山密切相关。
那么什么是转换断层？简单地说，横切洋中脊(裂谷)或俯冲带(Subduction Zone)的一种巨型水平剪切断裂， 与洋中脊/裂谷相垂直的一系列断裂，其长度可达数千公里，宽度可达100—200公里。 在大西洋， 这些转换断层基本上都是呈东西向分布 的（由于转换断层概念相对复杂一些， 这里就不作详细解释， 大家记住就行了， 有兴趣的朋友可以自己去Google一下）。转换断层是大洋当中特有的，在陆地上是没有的，它们在海底扩张中起着十分特殊的作用。
至此，我相信，大家可能已经猜到为什么冰岛会有那么多的地震和火山了。没有错， 它的原因就是洋中脊的裂谷和转换断层，甚至还有热点在作祟，它们导致冰岛地壳向东西二个方向不断地向外扩张。正是由于板块的开裂，导致地球内部强大的能量释放和地幔中的岩浆源源不断升溢，给冰岛带来强烈的地壳运动，从而引发频繁的火山和地震活动。
这里顺便说一下，在陆地上有三条最重要的地震火山带，第一条就是环太平洋火山圈，这也是最大最长的一条，第二条就是地中海青藏高原，第三条应该就算是冰岛了。在海洋里面，最长的 地震火山带无疑就是大西洋洋中脊了。
章纪君供稿，2023年11月16日， 于加拿大多伦多
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