2024年4月，有新闻报道称南极火山持续喷发，并喷出了金粉。那么冰天雪地的南极大陆也有火山活动吗？科学家又如何监测和研究火山活动？今天让我们一起走进南极长城站地震台寻找答案。

1985年，我国在南极乔治王岛菲尔德斯半岛西南端，建成中国第一个常年性南极科学考察站——长城站，并于1986年在长城站建立地震台。

长城站地震台是我国在南极地区唯一的固定地震台站，自1986年，一直承担着对南极地震活动的监测任务，是我国南极科考最重要的科研设施之一。2019年，中国地震局地球物理研究所承担和实施了中国第35次南极科学考察项目——地震台改建。地震台改建至今一直稳定运行，新的台站兼顾了实用、坚固、耐久、美观和先进的特点，背景噪声低。台站布设了新购置的极地版低温地震仪，数据记录质量显著提高，并构建了数据传输系统，具有远程实时监控能力和数据传输功能，具备长期无人值守情况下正常运行的能力。

图1 改建后的长城站地震台（作者摄）

岩浆在地下移动的时候，会与周围的岩层发生摩擦，从而产生或大或小的地震。地震活动监测是研究火山活动的有效手段之一。

2020年8月底，在长城站地震台（CCZ）东南方向约20km处爆发了一个地震丛集，持续时间长达两年以上，此震群共识别出20多万个地震，2万多个可定位地震结果显示该丛集的震源深度范围为2-45km，震级范围为0.2-5.4级。此丛集东南方向有一座Orca海底火山，断层扫描和折射研究结果表明近期岩浆在Orca火山下方的浅层深度聚集，GNSS和InSAR数据也显示出，自2020年8月起，地表发生了变形并持续了几个月，这可能主要是由岩浆入侵导致的。以上证据说明此次地震丛集有可能是火山和岩浆活动引起的。

图2中BB’和CC’测线剖面展示了该地震丛集的活动性与震中位置存在明显的时空变化特征，反映了岩浆活动最初在深部爆发，然后逐渐沿东南方向向浅部运移，随着能量的释放，岩浆活动渐渐向初始位置收敛，后续活动明显减弱的过程。AA’测线剖面显示了一些深度超过100km的中源地震，最深的地震达到了117km，此深度已经位于该区域的上地幔顶部的软流圈，这说明这些中源深度的地震可能由于海沟下面的板块俯冲引起，这直接给出了菲尼克斯板块向南设得兰海沟下的俯冲作用仍然在进行的地震学证据。

图2 2019-2022年南设得兰群岛地区的地震分布及测线剖面的震源深度分布（郭钊玥，2023）

南极半岛北部的南设得兰群岛受到南美板块、南极板块、斯科舍板块和菲尼克斯板块间接或直接的作用，存在着会聚边界、发散边界和转换边界多种类型的板块边界带。菲尼克斯板块向南设得兰群岛俯冲导致布兰斯菲尔德海峡中存在火山和岩浆活动，广泛分布的火山岩和发育的次火山岩也是该地区存在火山活动的证据。南设得兰群岛与其东西两侧的南设得兰海沟和布兰斯菲尔德海峡构成了走向相互平行的“沟-弧-盆”构造体系，西侧的菲尼克斯板块向东的俯冲作用，引起了东侧布兰斯菲尔德海峡一系列岩浆和火山活动，同时引发了相应的火山地震。

图3 南极半岛及南设得兰群岛地质简图（韦利杰等, 2021）

布兰斯菲尔德海峡西南部的迪塞普申岛地区在1969年和1970年发生了两次火山喷发，根据长城站地震台的监测数据，2020年海峡中部的Orca火山附近的岩浆活动引起的地震丛集也比较活跃。

科学家通过研究地震活动特征不仅可以了解岩浆和火山活动的特点，也可以进一步了解与板块碰撞相关的俯冲和岩浆作用是如何导致地震发生的。

新一代长城站地震台增强了我国对南极地区的地震监测能力，也加强了科学家对南极火山活动的了解。