前言

    截止撰稿，2018年12月22日晚发生的印尼巽他海啸共计造成430人死亡、1495人受伤、另有159人失踪、21991人失去家园；位于印尼万丹省西冷县和板底兰县西部沿海多地的房屋、道路、农田、设施等被毁，造成了巨大的人员伤亡和财产损失，引起了全世界对灾区的关注，同时也引发了对印尼喀拉喀托海底火山喷发与巽他海啸成因问题的探讨，下面笔者针对成因问题提出一些自己的看法以抛砖引玉。

一、 喀拉喀托火山的喷发过程

1. 火山的演化

    喀拉喀托火山位于爪哇岛和苏门答腊岛之间的巽他海峡，是沿着巽他海峡N35E（北偏东35度）火山线分布的一座火山，也是巽他海峡中唯一一座有明确的历史喷发记录和强烈地震记录并曾引发海啸的活跃火山。据Huchon和Le Pichon(1984)的观点，巽他海峡处于地壳拉张裂谷带内。喀拉喀托火山处于巽他海峡NW（北偏西45度）向拉张裂谷内，同时也受到澳大利亚板块向NE俯冲的影响。印尼火山岛链以喀拉喀托火山为分界，北侧苏门答腊岛火山呈NW（北偏西45度）向分布，南侧爪哇岛、巴厘岛、怒沙登加拉岛等的火山呈近EW（东西向）分布（图1）。

图1 印尼火山链图

    目前所谓的喀拉喀托火山指的是1883年后形成的喀拉喀托火山。老喀拉喀托火山大约形成于公元416年前后的一系列剧烈的火山爆发并形成了一个直径约为7千米的破火山口。老喀拉喀托火山只残存下Verlaten和Lang两座岛屿，随着火山活动的持续，后面逐渐形成了Rakata、Danan和Perbuwatan三座火山（图2）。

    本次喷发的喀拉喀托火山形成于1883年一次大规模的爆发，剧烈的爆炸导致Danan和Perbuwatan两座火山发生坍塌沉入水下，只留下Perbuwantan火山的部分椎体。这次喷发是印尼历史上第二大的火山喷发，引发了毁灭性的海啸共造成36,000多人死亡。该火山形成之后的近半个世纪处于沉寂状态，直到1927年才开始变得活跃起来。喀拉喀托火山的演化过程具有明显的阶段性特点，首先经历漫长的造盾过程，然后突然爆发并发生破坏坍塌，再在原有的破火山口基础上形成新的火口，新的火口经历一段时间的沉积之后便开始活动。火山岩岩性的演化也与火山地质的演化具有一致性的特点。

图2 喀拉喀托火山简化地质图，外围虚线为推测1883年前火口范围，内侧虚线表示200米水位等深线，P和D分别代表1883年的Perbuwatan和Danan火山的火口位置。（参考Stephen Self, 1981,Nature）

2. 火山的活动 

    喀拉喀托火山形成后的喷发活动始于1927年，当时山体仍位于海面以下。自1929年以来，火山锥体开始露出海面。一直到现在，喀拉喀托火山的椎体仍在随着火山活动不断生长，2018年9月测得火山海拔高度为338米。自2018年6月18日以来，喀拉喀托火山主要以小规模的活动为主，爆炸产生的喷发柱上升至火口沿上方几百米至一两千米不等，偶尔傍晚可见到火口处的炙热岩浆溢出，地震监测台站可以接收到火山震颤、火山地震和谐波震颤等信号。火山的预警等级一直保持在II级（ADVISORY），并没有引起印尼当局的重视和国际相关科研单位的注意。

图3 喀拉喀托火山（2017年2月25日Lund Andersen摄）

    自1927年喀拉喀托火山出现至今，共计喷发上百次。近期分别在2016年6月20日、2017年2月19日发生过喷发（图3）。2018年6月29日以爆炸的形式开始活动，爆炸产生的火山碎屑物降落在火山周围1千米范围内。自2018年7月23日以来，在海岸附近可观察到白热物质（岩浆）活动。2018年12月22日上午9时03分，喀拉喀托火山又发生一次爆炸，产生的火山灰柱升至火口沿上方300-1500米。记录到的最大地震振幅为58毫米。推测火山锥体发生崩塌是在当日晚上21时左右，然后海啸分别在21时27分、21时40分、21时35分和21时27分抵达Marina Jambu潮汐站、万丹潮汐站、Tanggamus Regency潮汐站和Stasiun Panjang潮汐站。

图4 喀拉喀托火山危险区范围图

    海啸发生后，火山活动性仍然较高。灰黑色的喷发柱高出火口约500米，并向北和西南方向随风飘逸。地震活动仍然以连续震颤为主，最大振幅为32毫米。在火山周围2千米内容易发生灾害。根据目前对火山活动强度的监测与判定，当地时间2018年12月27日上午6时00分当局将火山预警等级由II级（ADVISORY）升至III级（WATCH）。火山口5千米范围内为危险区（图4），具有火山灰、火山碎屑溅落的危险。随着火山活动的不断持续，喀拉喀托火山的椎体也在不断的缩小。

二、 巽他海峡海啸的成因分析

    由火山喷发引发海啸的情况并不罕见，历史上有多次相关实例并造成严重灾害。例如青铜器时期位于爱琴海的圣托里尼岛火山喷发、1792年日本云仙岳火山喷发、1883年印尼喀拉喀托火山喷发等。相对于海底地震，由火山喷发所引发的海啸往往具有波浪周期短，海啸破坏范围广的特点。如图5中的野外调查点均发现本次海啸所产生的不同厚度的沉积物。根据印尼地理空间信息局（BIG）潮汐站的观测数据，第一波海啸抵达Marina Jambu观测站的时间是21时27分，海浪高度为1.4米；抵达万丹潮汐站的时间为21时40分，海浪高度为0.27米；抵达Kota Agung站的时间为21时35分，海浪高度为0.36米。受海啸影响较大的区域主要包括万丹省西冷县的西南沿海和万丹省板底兰县的西部沿海地区，楠棒省南楠棒县部分地区也有所波及。板底兰县南部的Sumur地区由于道路中断，影响了救灾和科考工作的进行。

图5 巽他海峡海啸的传播与影响范围

    在海啸发生之前，喀拉喀托火山自2018年6月以来活动不断，但活动强度并没有明显增强。2018年12月22日发生的海啸最有可能是由于火山爆炸造成部分椎体和物质下降引起的，尤其是火山南部和西南部的火山侧翼坍塌。通过对火山发生崩塌前后的卫星影像进行对比发现，火山锥体西南侧的大部分崩塌缺失（图6），另外也可见海啸发生一小时后，火山锥体周围仍在激荡波浪。经ArcMap对锥体坡度进行分析，崩塌大部分坡度为27°-37°之间，是锥体最陡的部分（图7右），换句话说就是锥体越陡越容易崩塌。通过对锥体表面进行3D Analyst分析，崩塌部分表面积约为0.3km2，海面以上崩塌体积约为54,000,000m3，因为缺少海面以下火山锥体的数据，暂时无法对整个火山锥体的崩塌体积进行估算，但是可以预料的是海面下崩塌体积的数值应该比我们想象的更巨大。因此，由于火山爆发导致锥体崩塌，从而引发海啸也就不足为奇了。另外，海啸发生后，喀拉喀托火山锥体周围的三座火山岛对海啸的传播是有一点的阻挡效果的，会相对的减弱海啸在某一方向上的海浪高度，对海岸造成的灾害也较轻。

图6 巽他海峡海啸发生前后火山锥体变化，左图：2018年12月10日22时33分，右图：2018年12月22日22时33分（来源：欧空局哨兵1A遥感卫星，覆盖范围：105.3°E～105.5°E，-6.0°S～-6.2°S）

图7 左图：2018年12月22日喀拉喀托火山锥体发生崩塌，左图灰色部分为水面以上的崩塌部分；右图：对喀拉喀托火山锥体崩塌前进行坡度分析

三、 讨论

    火山喷发之后，会直接的产生火山灾害，也会间接的产生次生灾害。今年6月3日危地马拉富埃戈火山喷发，产生的火山碎屑流火山灰等夺走了上百人的生命。而对于喀拉喀托这种海底火山，由于其深处海洋周边无常住居民，火山喷发造成的直接火山灾害往往危害性不大，但是一旦引发海啸后果将不堪设想，而我们往往对这类型的火山疏于重视。印度尼西亚岛链是西南太平洋最为活跃的一条“火链”，生活在该火山区的居民数量也为世界之最。火山、地震、海啸不断的困扰着这个多灾多难的国家。本次印尼巽他海峡海啸的救援和科考工作还未结束，又发生6.1级地震以及斯坦普、默拉皮、锡纳朋、阿贡等火山的喷发。

    笔者曾随樊祺诚老师、李霓老师、赵勇伟老师等多次考察内蒙、东北、山西、云南、广东、海南等地的单成因火山以及复合式火山，也去过涠洲岛鳄鱼嘴火山公园考察。发现陆地上的火山大多锥体完整，火山机构明显；而位于北部湾的涠洲岛火山口则相对低平且巨大，火山锥体也基本上消失殆尽。所以在海洋环境里，有更多的水参与火山活动中，与岩浆的混合使得火山爆炸的更加频繁和剧烈，往往导致火口崩塌的更加宽大低平。

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