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一、日本硫磺島的火山現(xiàn)象
(National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention,Ibaraki,Japan Masahisa Kakiuchi)
(Department of Chemistry,Faculty of Science,Gakushuin University,Tokyo,Japan)
摘要利用NaI(T1)探測(cè)儀在硫磺島進(jìn)行了10個(gè)點(diǎn)的γ射線測(cè)量。γ射線光譜通過(guò)多道脈沖高度分析儀獲得。惰性氣體222Rn的支族214Bi的7射線的高強(qiáng)度如我們所預(yù)料的在此島的北部觀測(cè)到,這里是活動(dòng)地區(qū)。γ射線觀測(cè)數(shù)據(jù)反映了硫磺島北部流體運(yùn)移的存在。證明了γ射線測(cè)量方法對(duì)于評(píng)價(jià)火山的活動(dòng)性是有效的。
我們測(cè)量了硫磺島火山水中氫和氧的穩(wěn)定同位素比率、氚濃度和氯離子濃度,得到了δD、δ18O高濃度,氚和氯離子的低濃度。所得數(shù)據(jù)表明硫磺島火山熱水的成因應(yīng)該歸因于深部海水,而且發(fā)生在硫磺島的許多微震是由地下深部正在重復(fù)進(jìn)行的海水氣-液分離過(guò)程中流體的流動(dòng)、擴(kuò)散或振動(dòng)引起的。
硫磺島位于北緯24°45′~20°48′N(xiāo),東經(jīng)141°17′~141°19′E,南至東京灣口約1250km(圖1)。此火山島地處伊豆-馬里亞納弧的南部,伊豆-馬里亞納弧包括本山(MOT)和折缽山(SUR)兩個(gè)活火山。在島的各個(gè)角落都有氣體噴出和火山水涌出。通常地震活動(dòng)平均每天3~4次[2]。當(dāng)?shù)卣鸹顒?dòng)顯著時(shí),地震活動(dòng)猛增約8倍,并且地震發(fā)生接近30次[2]。這些地震的規(guī)模為0~0.2級(jí),而且大多數(shù)地震在1級(jí)以?xún)?nèi)。在絕大多數(shù)事例中,地震的震源在震中距2.5km,深度小于2km[1]。
進(jìn)行硫磺島上7射線測(cè)量的目的是探測(cè)流體上涌速率和活動(dòng)地區(qū)活動(dòng)性之間的關(guān)系。光譜γ射線測(cè)量能夠獲得由214Bi發(fā)出的特征γ射線,214Bi是半衰期為3.825d的鈾衰變系列中222Rn的支族。鈾衰變系列顯示于圖2中。因?yàn)?22Rn是一種惰性氣體,222Rn濃度測(cè)量有利于檢驗(yàn)流體的上涌速率[1]。除此特性之外,由于222Rn具有相當(dāng)短的半衰期,那么可以通過(guò)γ射線探測(cè)儀測(cè)定的214Bi濃度就相當(dāng)于222Rn濃度,即流體上涌的活動(dòng)性。
為了評(píng)價(jià)發(fā)生在硫磺島地下的火山現(xiàn)象,我們測(cè)量了3個(gè)點(diǎn)的火山水中氫和氧的穩(wěn)定同位素比率,氚和氯離子濃度。
圖1硫磺島的位置和γ射線測(cè)量點(diǎn)的位置
γ射線光譜和γ射線測(cè)量結(jié)果的實(shí)例分別見(jiàn)圖3和圖4。此圖顯示了下列感興趣事實(shí)。此島的北部火山水中具有相對(duì)高的222Rn濃度。這就是,本山的222Rn濃度高于折缽山的222Rn濃度。我們知道含有214Bi父族222Rn的火山氣體應(yīng)該是從硫磺島地下深部向上向本山運(yùn)移的。
圖3硫磺島上觀測(cè)的γ射線光譜實(shí)例IWO位于活動(dòng)地區(qū),No.8位于非活動(dòng)地區(qū)
δD、δ18O、氚和氯離子濃度數(shù)據(jù)顯示于表1中。采集于島上4個(gè)點(diǎn)的火山水中氫和氧的穩(wěn)定同位素比率分別是:δD=+32.2‰~+42.5‰,δ18O=+8.7‰~+11.3‰。與硫磺島上雨水的δD=-8.0‰、δ18O=-1.6‰以及地表海水的δD=+0.9‰、δ18O=+0‰比較表明,火山水中明顯的富集D和18O。落在硫磺島上的雨水和地表海水中氚濃度分別是5.3T.U.和4.3T.U.。與它們相比較,火山水中氚濃度明顯為低值(0~2T.U.)。進(jìn)一步,與硫磺島周邊地表海水中大約為563mmol/L的氯離子濃度相比較,火山水中氯離子濃度相當(dāng)?shù)?,?.2~6.8mmol/L。深部海水、地表海水、雨水和巖漿水可以被認(rèn)為是形成硫磺島火山水成因的因素,但是硫磺島火山水中相當(dāng)?shù)偷碾皾舛缺砻骰鹕剿某梢蚣炔皇怯晁膊皇堑乇砗K?。此外,?dāng)考慮了巖漿水δD=-40‰~-80‰的低濃度時(shí),很難解釋所得到的硫磺島相當(dāng)高的δD濃度。結(jié)果,最恰當(dāng)?shù)目紤]是認(rèn)為火山水的成因應(yīng)該歸因于深部海水。
表1火山水中氫和氧的穩(wěn)定同位素比率、氚和氯離子濃度
White等人[3]認(rèn)為以氣體為主的體系是了解發(fā)生在硫磺島地下火山現(xiàn)象的重要概念。為了解釋火山水δD、δ180的高濃度和氯離子的低濃度,我們把火山水模型作進(jìn)一步描述:由于巖石和海水之間的相互作用,硫磺島地下深部的海水經(jīng)過(guò)了D和18O的濃縮。經(jīng)過(guò)氣-液分離的氣態(tài)由地?zé)崮軡饪s了所有的D和180,而且氣態(tài)又被凝聚日本景點(diǎn)門(mén)票購(gòu)買(mǎi)。如此,被凝聚的氣態(tài)極度降低其氯化物濃度。我們猜測(cè),硫磺島的火山水是在地下蒸發(fā)和凝聚這一過(guò)程被重復(fù)幾次之后才涌出地表的,所以發(fā)生在硫磺島的許多次微震是由在地下深部被重復(fù)的海水的氣-液分離過(guò)程中流體的流動(dòng)、擴(kuò)散或振動(dòng)引起的。如上所述,因?yàn)榘l(fā)生在硫磺島的大多數(shù)微震震中深度小于2km,所以可以認(rèn)為硫磺島的海水氣-液分離很少發(fā)生在大于2km的深度。
(1)在硫磺島的北部觀測(cè)到214Bi具有相當(dāng)強(qiáng)的γ射線。這是含有214Bi的父族222Rn的氣體運(yùn)移的證據(jù)。
(2)γ射線測(cè)量對(duì)于評(píng)價(jià)火山的活動(dòng)性是有效的。
(3)硫磺島火山熱水的成因應(yīng)該歸因于深部海水。
(4)發(fā)生在硫磺島上的許多微震是由在地下深部被重復(fù)的海水氣-液分離過(guò)程中流體的流動(dòng)、擴(kuò)散或振動(dòng)產(chǎn)生的。
[1]M.Kasahara and Y.Ehara.Eight temporal seismic observations in 1968—1978 and microtremor activity on Iwo-jima,and upheaval model.Chigaku-zasshi,1985,94:62~71.
[2]T.kumagai.Volcanism and seismicity in the Iwo-jima volcanoes.Chigaku-zasshi,1985,94:53~61.
[3]D.E.White,L.J.P.Muffler and A.H.Truesdell.Vapor-dominated hydrothermal systems compared with hot-water systems.Econ.Geol.,1971,66:75~97.
[4]N.Yoshida and H.Tsukahara.Gamma-ray spectral survey and14C measurements on the biological communities at the subduction zone Sagami Trough using the submersible“SHINKAI 2000”J.Phys.Earth,1991.39:255~266.
二、日本硫磺島的谷歌位置
硫磺島(日語(yǔ):硫黃島いおうじま;英語(yǔ):IwoJima)是位于西太平洋,屬于小笠原群島的一座火山島,是該群島的第二大島。它在東京以南1080千米的地方,南距關(guān)島1130千米。全島南北長(zhǎng)約8千米,東西最寬4千米,最窄的地方只有800米,大約不到21平方公里,島的南部有一座尚未完全冷卻的死火山,叫折缽山,海拔160米,終年噴發(fā)著霧氣,硫磺味彌漫全島,故此得名日本景點(diǎn)門(mén)票打折。折缽山以北有一片比較寬闊平整的高地,稱(chēng)為中部高地,再往北,地形逐漸起伏,并有數(shù)座山峰,被稱(chēng)為元山地區(qū),島上大部分地區(qū)都覆蓋著厚厚的火山灰。硫磺島雖然島小人稀,但幾乎處在東京與塞班島中間位置,戰(zhàn)略地位非常重要。島上的日軍不僅可以向東京提供早期預(yù)警,而且可以起飛戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行攔截,甚至還能不斷出動(dòng)飛機(jī)攻擊美軍在塞班島等地的機(jī)場(chǎng),大大降低美軍對(duì)日本本土戰(zhàn)略轟炸的作用。硫磺島對(duì)美軍而言,簡(jiǎn)直是如鯁在喉。1945年2月,美軍登陸硫磺島后,美日硫磺島攻防戰(zhàn)正式在此展開(kāi)。
三、日本硫磺島是在每年的哪一天對(duì)外界游客開(kāi)放。
1、截止是2019年9月,日本硫磺島是不開(kāi)放觀光客登島的。
2、硫磺島是由日本海上自衛(wèi)隊(duì)管理,并設(shè)置空軍機(jī)場(chǎng),跑道長(zhǎng)2650米。登島需要特許,一般人無(wú)法到達(dá)島上,也不開(kāi)放觀光客登島。美軍也會(huì)在硫磺島演練夜間在航空母艦上的戰(zhàn)機(jī)起降,日本航空自衛(wèi)隊(duì)也在此演習(xí)訓(xùn)練。
3、硫磺島也是日本唯一能進(jìn)行陸、海、空三個(gè)自衛(wèi)隊(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)演習(xí)的地點(diǎn)。另外日本國(guó)土地理院氣象廳的職員也會(huì)定期來(lái)此進(jìn)行火山觀測(cè)。
4、硫磺島南部有一座尚未完全冷卻的死火山,即折缽山,海拔160米,終年噴發(fā)著霧氣,硫磺味彌漫全島,故此得名。折缽山以北有一片比較寬闊平整的高地,稱(chēng)為中部高地,再往北,地形逐漸起伏,并有數(shù)座山峰,被稱(chēng)為元山地區(qū),島上大部分地區(qū)都覆蓋著厚厚的火山灰。
5、硫磺島是一座由火山熔巖冷卻后形成的火山島,地形起伏,溝壑縱橫,熔洞密布,懸崖峭壁臨海高聳。從高空俯瞰,20余平方公里,大小的硫磺島像一只火雞,火雞頭位于島的西南端,高度168米的折缽山是全島制高點(diǎn)。
6、北部從雞背一直到東北部雞尾部分,是一片錯(cuò)落起伏的高地,由一系列小山崗和陡峭的峽谷構(gòu)成。小山崗高程大多百米左右,地形復(fù)雜,可伏重兵。南部雞脖子和雞胸部位,地勢(shì)低平,有一小片被梯狀臺(tái)地逼住的海灘,勉強(qiáng)可作登陸場(chǎng)。除此以外,全島沒(méi)有任何可供船舶??康腻^地或港灣。
7、參考資料來(lái)源:百度百科—硫磺島