核试验对长白山影响几何?
2016-08-23
朝鲜频繁的核爆试验是否会影响到长白山的活动,甚至诱发灾难性的火山喷发?作为一座跨越中朝边境的国际火山,长白山天池火山近年来受到越来越多的国际关注,国际火山学界专家目前已经展开针对性的核爆影响研究。但由于涉及复杂的地缘政治,完整的研究难以展开。
长白山位于中国吉林省东南部,是中国和朝鲜的界山。长白山最高峰的天池是著名的旅游胜地,也是松花江的发源地。长白山天池实际是一座休眠火山。
但近年来,朝鲜数次进行核试验,核爆地点至长白山天池的直线距离仅100多公里,给这座休眠火山蒙上了一层阴影。
事实上,长白山拥有一个庞大的火山群,由天池火山主火山口及周边寄生火山组成。长白山天池火山是亚洲大陆最大的活火山,也是中国大陆最具潜在灾害性喷发危险的活火山。这座火山地处太平洋板块与欧亚板块俯冲地带,是一座规模巨大的板内层状复式火山。
长白山天池的火山运动历史上曾经十分剧烈,比如距今1000年左右的一次喷发,是近2000年来全球最大规模的火山喷发之一。当年火山喷发的岩浆流奔涌了数十公里,强大的喷发柱冲进大气平流层,厚重的火山灰甚至覆盖到了日本北海道。这场自然灾害直接危及周边生态环境,也影响了全球气候变化。
天池火山在中国明、清时期仍有喷发记录,其最近一次喷发是1903年。但由于长白山地处偏远,而且作为满族起源地,长白山是清王朝的圣山,长期被封闭,人烟稀少,火山活动的破坏性不显著。
但时至今日,随着社会发展,尤其是旅游业的发达,长白山天池周边地区的人口增加迅猛,远甚往昔。朝鲜方面在这样一座火山附近进行核试验,影响非同小可。朝鲜最近的一次核爆试验发生在2016年1月6日。核爆引发了一场5.1级的地震,中朝边境震感明显,吉林省境内一所学校的操场甚至开裂。
韩国学者核试验对长白山构成直接威胁
2016年2月17日,韩国首尔延世大学的地球系统科学系教授洪泰京等学者在国际学术刊物《科学报告》杂志刊出在线论文,调查了朝鲜核爆试验对长白山地质活动的影响。论文称,“在一座活火山附近进行地下核爆给该火山造成直接的威胁。”
洪泰京的这篇论文,是目前唯一公开可见的朝鲜核爆影响长白山火山活动的研究。国内一家科研机构不愿意透露姓名的地质学者说,除了韩国学者的研究,他没看到中国国内有朝鲜核试验对长白山活动影响的研究。“之所以没有,可能是因为实质影响太小,没人感兴趣。也可能跟有兴趣做这样研究的学者,很难拿到敏感的监测数据有关。”
中国地震局地质研究所活动火山研究室主任许建东说,洪泰京的文章经过科学界的同行评议,发表在较高级别的国际学术期刊,自有其价值。
实际上,韩国方面一直长期关注长白山问题。韩国媒体DailyNK曾于2013年报道,长白山千年前的喷发,爆发指数是7.4左右,而2010年曾酿成巨大灾难的冰岛火山爆发指数仅为4。韩国国立防灾研究院根据美国联邦灾难管理厅(FEMA)的模拟实验结果推测,如果长白山在冬天爆发,火山灰会在8小时内掩盖韩国郁陵岛,12小时内到达日本,东北亚的航空路线将瘫痪。
此外,长白山天池有20亿吨水,如果火山爆发将极具破坏力。韩联社曾报道,韩国消防防灾厅向韩国国会提交的资料显示,若长白山火山爆发,鸭绿江、图们江和松花江地区将大规模遭受洪水灾害。“长白山火山爆发后会以水灾、火灾、地震和火山灰的顺序出现灾害……喷发3个多小时后,洪灾淹没的灾区半径可达30公里,朝鲜部分宾馆、公寓和医院等主要设施将遭到淹没。”
中国地震局地质研究所研究员高建国此前也曾指出,长白山火山一旦喷发,天池会像堰塞湖决口一样,危害甚至比火山喷发还大。
尽管“朝鲜核爆或引发长白山喷发,给中国造成不可估量灾难”的说法一直在韩国流传,但在长白山天池附近地区走访发现,当地公众对长白山可能“火山喷发”并无太多了解,而且缺乏防灾认知。
中国学者长白山所受影响需谨慎判断
对于朝鲜核试验可能对长白山造成的影响,中国方面的学者则措辞谨慎。
朝鲜核爆对长白山的影响,要看“影响”如何定义。许建东说,朝鲜此前进行4次核爆试验,中国方面都监测到了传递到长白山的地震波,从这个角度而言,地震肯定影响到了长白山。但从这些年的监测数据来看,长白山的岩浆囊很多,有深有浅,岩浆囊整体的活动趋势并没有因为核爆发生变化,也可以说它没有造成实质影响。
外界一直传言,朝鲜核爆引发的地震可能诱发长白山火山喷发,这种解读在韩国学者洪泰京的研究文章发表后进一步强化。不过,洪泰京的论文原文当中多用核试验“干扰”火山活动,并未见到“诱发喷发”的字眼。许建东也直言:“增加活动性是有可能,但直接诱发喷发很难。要影响到长白山岩浆系统的活动,需要很大的能量。”
许建东举了一个例子供借鉴。2002年6月,吉林省汪清县曾发生7.2级地震,震源距离长白山也是100多公里。在这之后,正好赶上从2002年起,长白山迎来火山活动的一个活跃高峰,学界为此一度怀疑是否这次深源地震引发导致。
“结果发现,汪清地震产生的能量传递到长白山以后,远不足以诱发长白山的岩浆异常扰动,对长白山岩浆囊造成干扰。也就是说,长白山火山2002年开始的岩浆扰动与汪清地震没有直接关系。”许建东说,这一结论基于目前的假设和认知水平,譬如,长白山的岩浆囊到底在哪儿、有多大体积、周围的介质结构等。
更重要的是,地震波在传播的同时也在衰减。汪清地震是深源地震,发生在地表下近600公里处,而朝鲜核试验在地下几百米的坑道进行,属于浅源,几乎发生在地表,其影响范围远小于发生在地下一定深度的同级别地震。就目前已经进行的四次朝鲜核试验而言,所引发震级也远不如汪清地震。
许建东强调,地震爆发与火山喷发机理不一样,长白山周边的公众不必过分恐慌或担忧。
1999年,中国长白山天池火山监测站正式投入观测。长白山天池火山监测站站长孔庆军说,火山监测站“现在每年都在进行监测,数据会分别报送上级机构”,官方信息显示,这些数据会报送给中国地震局地质所和吉林省地震局。
许建东称,中国大陆活跃的火山很少,境内上一次疑似火山喷发的记录还要追溯到1950年代新疆的昆仑山,长白山因此一直是火山学界关注重点。“之前曾经有过一段时间,长白山的地质活动迹象一度让我们高度紧张。”许建东说,从2002年到2005年,长白山地质活动异常活跃,各项观测数据在这一时期骤增,火山喷发的征兆如火山地震、山体形变都有数量级的增长。
不过,躁动一时之后,长白山又归于平静。许建东说,其中原因尚不清楚。
也是在这次活跃期过后,2006年10月,朝鲜在距离长白山100公里之外的吉州郡进行了首次核试验,为这座仍待更多科研探究的火山又增加了新的不确定性。
另有接受采访的中国科学家介绍,以之前朝鲜的核试验规模来看,过去长白山火山活动受到的影响应该很小。按照洪泰京论文,其论证基础是假设核爆引发7级地震,但公开资料显示,从2006年朝鲜第一次核试验到2016年第四次核试验,地震规模从最初的3.6级上升到5.1级,还未出现地震规模超过7级的情况。
不过,朝鲜核爆引发的地震规模过去一直在增加,谁也不知道,朝鲜的下一次核爆规模会大到什么程度。
事涉中朝 “敏感”的长白山研究能否解锁
由于涉及地缘政治、中朝关系等问题,接受采访的中国学者和火山监测站工作人员明言,长白山的话题敏感。
公开资料显示,清朝时期,中国与朝鲜在长白山南麓的分水岭确定界碑,长白山主峰及天池皆在中国清朝版图内。1962年,中朝于平壤签订中朝边界条约,规定国境线通过天池,并将此线以南地区包括一定比例的天池面积让给朝鲜。长白山(朝鲜称之为“白头山”)由此成为中朝两国共有。
多年来,朝鲜方面将长白山塑造为圣地,将其境内的白头峰改名为“将军峰”。朝鲜官方宣传称,长白山是该国前领导人金正日的出生地。1992年,朝鲜在修正的《宪法》当中添加了“革命的圣山白头山”字句,并将国徽中的山峰改为白头山图案。朝鲜官方媒体报道,2015年4月,现任领导人金正恩穿着西装和皮鞋登上了长白山。
朝鲜对外界的封闭,以及塑造的长白山地位,使得长白山朝鲜一侧的科研长期处于停滞。然而,2002年到2005年之间,长白山变得活跃,地震连续轰隆作响,这个沉睡多年的火山巨人这一刻像是翻了个身。此后,长白山虽然安静下来,但这次地震群引起了朝鲜政府的关注,朝鲜开始期待能和邻国合作,甚至请求西方国家援助。
2013年,英国伦敦大学地震学者詹姆斯·哈蒙德博士打破了长白山朝鲜一侧的科研僵局。他和剑桥大学火山学者Clive Oppenhimer教授领导的研究团队,接受国际基金会的资助,在长白山朝鲜一侧架设了6台地震仪,开始为期两年多的长白山火山学与地球物理综合研究。
这是西方的地球物理仪器首次插入朝鲜的土壤,也是朝鲜首次对外开放科考。据美国《国家地理》杂志报道,解锁这一成就并不容易。詹姆斯团队和朝鲜当局协商了多年,才得以获准组成一支科考团队深入朝鲜。研究者在长白山朝鲜一侧,呈一字、头尾跨度60公里,布置了地震仪器。当然,全程少不了陪同的朝鲜当地工作人员。
2016年4月16日,依赖在朝鲜布置地震仪取得的数据,这次科考的研究成果首次在线发表。来自英国、美国及朝鲜的地震学家,联名在国际科学期刊《科学发展》发表了研究论文。朝鲜方面占据了论文的第一作者。据第二作者、实质上牵头这项研究的詹姆斯称,这项研究“确认了朝鲜境内的长白山地下存在岩浆”。
这篇论文指出,研究证实长白山天池5-10千米的地下存在大规模的岩浆,这是长白山未来可能喷发的基础。
不过,这篇论文并未谈及朝鲜核试验影响的问题。詹姆斯就核爆影响长白山火山喷发的问题未予置评,一位熟知他的中方科学家说:“比较敏感,詹姆斯会排斥这种问题。”
长白山朝鲜一侧的地震仪很可能也未能记录到朝鲜核试验的地震波。朝鲜前三次核试验他们并未赶上,科学家们是在2013年后布置的地震监测仪,监测工作维持了两年多后,可能在2016年核试验前已经结束。
参与朝鲜研究的西方科学家都表示,他们期待着再次前往朝鲜做进一步的考察。长白山之下具体埋藏有多少岩浆?部分熔融的岩浆囊有多大?这些都尚不清楚。此次研究虽然证实了长白山火山还很活跃,但未来喷发的可能性到底有多大,这仍是一个有待揭开的谜团。
“我们非常希望能够与中国、朝鲜学者一起,结合火山边境两侧的仪器监测数据,将长白山作为一个整体来研究……最终,还是希望能够促进他们一起合作,而我们也许能成为其中一环。”詹姆斯在接受《自然》杂志采访时说。
前述不愿意透露姓名的中国地质科学家则言道,朝鲜一侧开展的地震监测是长白山火山监测历史上的“破冰之举”,朝鲜占据了长白山的东南角,中国在长白山北坡建有火山监测站,如果能够相互交流和合作,的确能够更加完整、全面地认识长白山火山的深部结构和火山作用过程。
虽然研究长白山多年,这位地质学家还从未成功涉足过朝鲜境内的长白山。他称,中朝尚未能在长白山上展开科研合作,“这就不是科研因素了,问题敏感,有很多的外部干扰”。
(钱峰荐自《凤凰周刊》)