圣海伦斯火山（英文名：St. Helens），名称来自英国外交官圣海伦勋爵，位于美国太平洋西北区华盛顿州的斯卡梅尼亚县，西雅图市以南154千米，波特兰市东北85千米处，平均海拔约2549米，是一座圆锥形层状大型活火山。

圣海伦斯火山位于太平洋东部哥伦比亚弧喀斯喀特火山链，胡安德富卡板块（古太平洋板块组成部分）向东俯冲到北美板块之下。该火山地处小型拉张盆地之中，距该俯冲带约270千米，其下大洋板片俯冲深度约90千米。复合式火山锥形成于4-5万年前。整体上火山喷发与演化过程可以分为古代阶段和现代阶段，古代阶段，主要喷出英安岩、安山岩，现代阶段则以玄武岩、安山岩和英安岩为主。火山的喷发类型以爆炸式喷发和普林尼式喷发为主，对应的火山灾害以火山灰和火山碎屑流最为明显。1792年，英国皇家海军指挥官乔治·温哥华在太平洋北部首次发现圣海伦斯火山。1805年末至1806年初，刘易斯和克拉克探险队（Lewis and Clark Expedition）从哥伦比亚河远眺圣海伦斯火山，但未发现喷发迹象。

圣海伦斯火山喷发序列十分丰富，一万年以来共有40余次确认的喷发记录，火山爆发指数（VEI）最大为5。1980年3月，圣海伦斯火山口便开始冒出蒸汽。当时，政府关闭了附近向公众开放的国家森林。同年5月18日上午，火山开始喷发，除了从火山口喷射出蒸汽和尘土外，山顶也被整整削去了约396米。火山的一个侧面由风化的岩石构成，由于喷发导致岩石松动，最终形成大规模塌方并产生致命的粉末状岩石云，致使57人丧命，其中绝大多数人死于窒息。经过短暂的18年休眠，2004年10月11日，圣海伦斯火山爆发后继续喷涌，并持续到2008年。

山的名称来自英国外交官圣海伦勋爵，他是18世纪对此地进行勘测的探险家乔治·温哥华的朋友。圣海伦斯火山是包含160多个活火山的环太平洋火山带的一部分，因火山灰喷发和火山碎屑流而闻名。

圣海伦斯火山位于美国太平洋西北区华盛顿州的斯卡梅尼亚县，北纬46.11°，西经122.11°，西雅图以南154千米，波特兰东北85千米处，是喀斯喀特山脉的一部分。

圣海伦斯火山作为卡斯克德山脉（也称喀斯喀特山脉）的一部分，与安第斯山脉等其他火山山脉的形成机制相似，均源于大洋地壳板块俯冲至相对较轻的大陆地壳深处。这一过程中，俯冲的板块会释放出水流向上渗透，进而降低岩石的熔点，促使岩浆的形成，为上方的火山活动提供“燃料”。圣海伦斯火山具体位于北美喀斯喀特火山链上，是一座形成于4至5万年前的圆锥形复合式火山，自1857年以来一直处于休眠状态。

圣海伦斯火山在全新世共有44次喷发活动，其中VEI大于3喷发活动共有10次。

圣海伦斯火山喷发序列十分丰富，一万年以来共有40余次确认的喷发记录，火山爆发指数（VEI）最大为5。圣海伦斯火山早期爆发的时期是距今27.5万~3.5万年前的“猿猴峡谷时期”，然后是距今2.8万~1.8万年前的“美洲狮时期”和距今1.6万~1.28万年前的“雨燕科溪时期”。现代时期被称作“灵湖时期”，约3900年前开始至今，灵湖时期以前的时期被统称为祖先时期。祖先时期与现代时期的主要区别在于喷发岩浆的构成成分。祖先时期的岩浆岩主要为英安岩和安山岩，而现代时期形成的岩浆岩更多样，包含橄榄岩、玄武岩、英安岩和安山岩等。

圣海伦斯火山在距今37600年前的更新世，即猿猴峡谷时期开始成长，并喷发出英安岩和安山石的浮岩和火山灰。36000年前，一次大规模的火山泥石流沿火山泻落，而泥石流在圣海伦斯火山的所有爆发周期中都扮演着重要的角色。猿猴峡谷时期在距今约35000年前结束，接下来的是长达17000年相对平静。祖先时期的部分火山锥在爆发中分裂，并在距今14000到18000年前的冰川时期被冰川搬运移动。

第二个爆发期即美洲狮时期于距今约20000年前开始，持续约2000年。灼热轻石的火山碎屑流和火山灰以及火山岩穹顶的增长都在这一时期发生。之后又出现了5000年的平静期，直到雨燕科溪爆发期开始，代表性的现象是火山碎屑流，穹顶增长和火山灰对附近地区的覆盖。雨燕溪爆发期在距今8000年前结束。

公元前约2500年，持续了4000年的平静被史密斯溪爆发期的开始打断。火山喷出大量火山灰和棕黄色浮岩，覆盖了几千平方公里的土地。通过火山灰层体积判断，公元前1900年发生的火山爆发是圣海伦斯火山在全新世发生的为人所知的最大规模爆发。这一爆发期一直持续到约公元前1600年，喷发出的物质在80公里外现今的瑞尼尔山国家公园堆积了46厘米厚。喷发物最远在北至加拿大阿尔伯塔省的班夫国家公园，南至俄勒冈州东部都有踪迹。喷发在整个范围内的物质体积总计可能有10立方公里之多。接下来火山又沉静了约400年。

公元前1200左右火山再度苏醒，松木溪爆发期由此开始。这一时期持续到约公元前800年，以爆发规模较小为特征。无数粘稠炽热的岩浆沿山而下，停留在附近的山谷里。公元前1000年到公元前500年之间一次大规模的火山泥流填埋了路易斯河谷65公里长的一段。

城堡溪和糖碗爆发期接下来的爆发期是城堡溪（Castle Creek）爆发期，于公元前400年开始，特征是火山岩浆组成成分的变化，即新出现的橄榄石和玄武岩。1980年前的火山顶就是在这个时期开始形成的。在之前常见的碎屑岩石之外，这一时期的显著特征是大量的岩浆流。大量的安山石和玄武岩岩浆覆盖了山的一部分，公元100年的一次岩浆流一直流到了路易斯和卡拉玛河谷。其他成分，比如因其岩浆管（lava tube）系统而得名的山洞玄武岩，从其喷发口一直流到15公里之外。在公元1世纪里，火山灰流沿了北侧之河川和卡拉玛河谷移动了50公里远，甚至可能达到了哥伦比亚河。接下来的400年是火山的平静期。

糖碗爆发期十分短暂，且于火山的历史中其他爆发期有截然不同的特点。它带来了1980年之前唯一一次明确的定向爆炸式的爆发。岩浆首先安静从火山流出并形成了一个穹顶，接下来发生了至少两次猛烈的爆炸，产生了少量的火山碎屑、爆炸堆积物、碎屑流和火山泥流。

卡拉玛和山羊石爆发期在约1480年，持续了700年的平静期被打破，大量的灰白色英安岩浮岩和火山灰开始喷发，标志着卡拉玛时期的开端。1480年发生的爆发比1980年5月18日的爆发规模还要大几倍。接下来又一次规模堪与1980年相比的爆发在1482年发生。火山灰和轻石在东北9.5公里处堆积了1米厚；在80公里外也有5厘米厚。大量的火山碎屑流和火山泥石流接着顺山南坡而下，冲进卡拉玛河。

这一为期150年的爆发期中，岩浆中的硅土成分有所减少，爆发产生的安山石火山灰形成了至少8层深浅相间的地层。成块的安山石岩浆从火山口沿山东省南侧而下。后来，火山碎屑流盖过安山石岩浆，流入卡拉玛河河谷。最终英安岩在火山口上填满了以前爆炸形成的弹坑，形成了几百米高的火山丘。火山丘侧面的大块部分脱落，以砾石形态覆盖在火山锥上。侧向的爆发在火山口东南壁上开出了一个缺口。卡拉玛时期在约1647年结束时，圣海伦斯火山达到了其最高的海拔，也形成了高度对称的外形。接下来的150年里火山再一次回归平静。

1800年开始的山羊石爆发期持续了57年，这也是第一个对圣海伦斯火山爆发的口头和书面描述共同存在的时期。与卡拉玛时期类似，山羊石爆发期开始于英安岩火山灰爆发，随之而来的是安山石岩浆，最后在英安岩火山丘形成时达到顶峰。在规模上，1800年的爆发可能与1980年的爆发接近，但没有对山峰造成毁坏。火山灰向东北飘散到华盛顿州中部和东部，爱达荷州北部，和蒙大拿州西部。1831年到1857年接连发生了至少十余次小规模爆发，其中还包括在1842年发生的一次相对规模较大的爆发，喷发口就在山北坡山羊石或其附近。

约公元前1860年的喷发是圣海伦斯火山全新世期间最大的一次喷发，此次喷发持续到公元前1610年，在80公里远处的雷尼尔国家公园沉积了46厘米厚的火山灰，火山喷发物体积约为10立方千米。城堡溪爆发期，大约在公元前400年开始，此时火山岩浆的成分发生了变化，开始出现了橄榄石和玄武岩。1980年以前的火山顶就是在这个时期开始形成的。除了常见的碎屑岩石之外，这一时期的显著特征就是大量的岩浆流。大量的安山石和玄武岩岩浆覆盖了山的一部分，公元100年就曾爆发过一场岩浆流，那时岩浆流一直流到了路易斯和卡拉玛河谷。在公元1世纪，火山灰流在北侧的河川和卡拉玛河谷移动了50千米远，甚至可能到达了哥伦比亚河。接下来的400年则是火山的平静期。

随后几千年来经历了多次喷发，喷发间隔为数百年甚至更短，休眠期呈逐渐缩短趋势，直至1857年火山活动期结束，形成了现今的火山熔岩穹丘。经过123年休眠后，1980年3月，圣海伦斯火山开始苏醒，地震、喷气、颤动、变形等喷发前兆现象连续发生，火山口北侧向外扩张了80多米。同年5月18日，美国迎来了历史上破坏性最大的一次火山爆发（VEI=5），先是火山北坡发生5.1级地震，大约7-20秒后，引发了山体滑坡，滑落山体部分以每小时175-250公里的速度滑下。山体滑坡减少了岩浆系统的上覆重力，促进了火山的爆发。喷发产生的火山灰柱到达了海拔20-25千米的高空。短短几个小时之内，火山爆发就将山头削去了近300米，留下了一个马蹄形的火山口（向北开放），崩塌造成的2.5立方千米岩屑直接冲入下面的山谷，并导致57人丧生，超200座住宅以及约300公里公路遭毁坏。该火山大规模爆发式喷发持续到1986年。经过短暂的18年休眠，2004年10月11日，美国华盛顿州圣海伦斯火山爆发后继续喷涌，在原有火山丘的南部形成了新的火山丘，这一过程从2005年持续至2006年。在此期间，多种地质现象被观测并记录，其中包括被称为“鲸背”的结构，它由冷却凝固的岩浆在挤压作用下形成长柱状，但这些结构极不稳定，形成后不久便倒塌消失。2005年7月2日，鲸背的一部分断裂坠落，产生的落石将烟尘扬起至数百米高空。

2005年3月8日，圣海伦斯火山发生了一次火山活动，喷发出的烟雾和灰尘云高达11000米，甚至在西雅图（美国华盛顿州）也能看到。这次小规模的喷发被视为造丘运动积累压力的一次释放，并伴随着一次2.5级的地震。另一种在火山丘上形成的地质现象被称为“鳍”或“板”。这些大约半个足球场大小的冷却火山岩以每天2米的速度被推升。

2006年6月，这些岩板在频繁的岩崩中开始破裂，同时仍持续受到挤压上升。此时，火山丘的最高高度为2301米，但仍低于2005年7月鲸背倒塌前的高度。2006年10月22日下午3时13分，一场3.5级的地震导致Spine7脱落，进而引发火山丘崩塌，将火山灰烟柱送至火山口西侧2000米的高空，但烟柱随后迅速消散。同年11月19日，大片冷凝水蒸汽烟柱的出现引发了媒体对火山小规模爆发的猜测。然而，美国地质调查局的喀斯开火山观测站并未观测到明显的火山灰云团。火山从2004年开始的持续活动主要被认为是火山口内涌出的岩浆缓慢堆积和挤压的结果。

圣海伦斯火山是活火山，由英安岩，安山岩组成。

圣海伦斯火山平均海拔约2549米，是北美喀斯喀特火山链上的一座圆锥形层状大型活火山，也是喀斯喀特山脉最活跃的现代喷发火山。喀斯喀特山脉是太平洋海岸山脉的一部分，从加利福尼亚州北部向北延伸，绵亘至加拿大不列颠哥伦比亚省的南部，全长1100多千米，许多山峰海拔在3000米以上。喀斯喀特山脉自南向北增高，其中段被哥伦比亚河切割成峡谷。山脉大部分为熔岩和火山喷出物覆盖，尤其在南段，火山锥林立，部分尚在活动中。

根据马斯廷（Mastin）和维特（Waitt）在其著作《冰川峰——喀斯喀特火山的历史与危害》（2000年，美国地质调查局事实说明书058-00）中的描述：“华盛顿州那些令人惊叹的雪山，长期以来一直被美洲原住民在他们的语言和传说中传颂，并在18世纪末和19世纪初引起了美国和欧洲探险家的注意。

1792年5月，英国皇家海军指挥官乔治·温哥华在太平洋海岸北部进行考察时，首次发现了圣海伦斯火山。1792年10月，乔治·温哥华把这座山命名为圣海伦斯山，以纪念英国驻马德里宫廷的大使。

1805年末至1806年初，刘易斯和克拉克探险队的成员从哥伦比亚河看到了圣海伦斯火山，但他们没有报告当时火山正在喷发，也没有报告有近期喷发的迹象。

1841年，耶鲁大学的詹姆斯·德怀特·达纳（James Dwight Dana）随查尔斯·威尔克斯（Charles Wilkes）率领的美国探险队航行时，从哥伦比亚河口外望见了这座当时处于休眠状态的圣海伦斯火山。随后，探险队的另一名成员描述了这座山底部有蜂窝状玄武岩熔岩。次年11月22日，俄勒冈州香波格（Champoeg）的乔赛亚·帕里什（Josiah Parrish）目睹了圣海伦斯火山的喷发。

1982年，美国总统里根及美国国会建立了圣海伦山国家火山纪念地，包括了吉福品彻国家森林中圣海伦山周围445平方公里的土地。在1980年火山爆发以后，那一区域的自然环境逐渐回复了毁灭之前的旧观。1987年, 国家森林服务（National Forest Service）重新开放火山供登山者登山。火山开放持续到2004年，新的火山活动导致了附近的区域再度关闭。

1982年，美国总统与国会共同设立了占地110,000英亩的国家火山纪念碑，旨在推动科研、休闲和教育活动。在1980年火山爆发以后，那一区域的自然环境逐渐回复了毁灭之前的旧观。1987年，圣海伦斯火山再次向登山者开放，每年都有成千上万的登山者踏上前往火山口的旅程，可以通行于火山东、南、西三面。在山的西面，504号州道提供了通往五个游客中心的便捷通道。其中，位于504号公路5英里碑处的银湖圣海伦斯火山国家火山纪念碑游客中心，展示了1980年5月18日的火山喷发情况。霍夫施塔特崖县属游客中心则位于27英里碑处。该游客中心设有一个礼品店，出售以圣海伦斯火山灰手工制作的商品以及该地区其他各种物品。

森林学习中心位于33.5英里碑处，由惠好公司与落基山麋鹿基金会共同运营。该游客中心可以了解砍伐木材和重新造林的全过程。还可以通过设置在解说步道顶端的望远镜眺望远方，有机会看到附近的麋鹿等野生动物。冷水岭游客中心则位于43英里碑处。该游客中心由林业局运营，作为教育指南，展示了火山喷发后的巨大变化。这里有一条名为“变革之风”的短途自助步道，详细展示了1980年5月18日火山喷发所留下的痕迹。最后，约翰斯顿岭游客中心于1997年5月正式开放。这是距离圣海伦斯火山最近的游客中心，可以在这里俯瞰火山口并近距离观赏熔岩穹丘的景象。

圣海伦斯火山开放持续到2004年，新的火山活动导致了附近的区域再度关闭。2006年，被封锁近两年的圣海伦斯火山又重新向游客开放了。这座火山是美洲最活跃的火山，高高的火山口经常会喷出浓浓的烟雾，站在火山附近还可以感到大地在微微颤动，地质学家将此称作“火山的低水平爆发”。尽管如此，当地政府还是解除了对圣海伦斯火山的登山禁令，他们提醒游客，在活火山上游览随时可能出现意外，因此一定要格外注意安全。

由于1980年至1986年和2004年至2008年期间发生的火山喷发，圣海伦斯火山在喀斯喀特山脉的所有火山中配备了最为先进的地震监测网络。圣海伦斯火山是华盛顿州和俄勒冈州级联地区最为活跃的地震活火山。太平洋西北地震台网（PNSN）平均每月能监测到22起地震事件，而在火山喷发期间，这一数字会显著上升。

尽管在1970年代，圣海伦斯山周边已经部署了几座地震站，但直到1980年，为了应对当年3月开始的火山活动加剧，才建立了第一个全面的地震站网络。自那时起，该网络已经记录下了数百万次地震以及包括岩崩、爆炸、雪崩、冰川地震和直升机活动在内的其他非地震信号。PNSN的地震目录涵盖了多个方面的数据，包括火山喷发前的预兆活动（如1980年至1986年和2004年喷发前的活动）、与间歇性爆发性喷发相关的地震活动（如1980年的活动）、穹窿生长过程（如1980年至1986年和2004年至2008年的活动），以及喷发之间相对平静的时期（如1987年至2004年和2008年至今）。这些地震资料已经被广泛用于各种科学研究。

美国西北部圣海伦斯火山爆发前，曾用Hughes飞机公司为美国海军A-6E飞机制造的夜袭系统---探测和测距仪(DRS)拍摄了红外热图，供地质学家监视温度异常区用。火山于1980年5月18日爆发后，又用一架海军的TC-4CGulbstream型飞机作为监视平台拍摄了红外照片。该机停在圣海伦斯火山西北230千米处，供训练A-6E机上人员使用DRS系统用。DRS有一稳定平台，可以负仰角进行跟踪，所记录的图像可立即重放。DRS操作人员先用雷达屏幕对目标定位，然后转用热成像系统。后者有变焦功能，可以放大目标图像。该系统还包括一激光目标指示测距仪以及激光指向探测器。该系统作地质应用时，可事先探测到热量正从地底涌向地表的地区，并可在黑夜、雾天和烟雾中工飞机从1980年3月开始飞行，在火山爆发前的5月2日，美国地质局科学家据DRS数据在火山北坡一个愈来愈不稳定的地区测到明显的热点，便通知民事机构发出警报并加速撤退。两周后火山爆发，爆炸力相当于5000万吨级的核爆。

GPS数据能够精确捕获地球表面某一点在特定时刻的三维坐标位置。将这些不同时间点的位置信息进行对比，可以了解到该点发生了多少位移变化。

在2004年至2008年圣海伦斯火山熔岩穹丘建造及喷发的整个期间，出现了一系列异常浅且规律间隔的“鼓点”式地震。为了监测可能伴随的地表形变，火山口内部部署了一个倾斜仪网络。该网络记录下了成千上万次的倾斜事件，然而，每个事件的持续时间都过长，因此无法直接将这些倾斜事件归因于鼓点地震所引发。

为了监测圣海伦斯火山的活动，采用了多种类型的照相机图像，其中包括地面数码照片、航空照片以及网络摄像头图像。地面数码相机能够部署在那些对科学家而言过于危险、难以进行长期实地观测的区域，它们能够捕捉到高质量、聚焦于特定区域且近乎实时的火山活动图像。航拍照片则为更广泛的区域提供了活动的概览视角。网络摄像头则能够实时提供既广泛又具体的观察视角。

所有的图像都可以用来测量火山活动类型的速率和强度。例如，科学家可以通过对比空中与地面照相机所拍摄的时间序列照片，来分析地表特征的变化，并据此计算出运动速度或体积的变动情况。

火山释放的气体与地下岩浆的类型、数量及其埋藏深度有着直接的关联。为了更深入地理解火山的活动模式，科学家会测量不同火山气体的种类和数量。火山气体产量的增加或气体化学成分的变化，往往可以作为火山活动加剧的首个地面信号。自1980年在圣海伦斯山启动气体排放研究以来，科学家们采用了多种技术手段来收集样本，这些技术方法包括直接测量地面喷气孔的气体排放、在空中测量火山喷发产生的气体羽流，以及通过分析水体中的化学成分来间接评估气体含量。

科学家通过分析火山喷发的热特征，能够更深入地洞察活火山的活动过程。特别是当热成像数据与其他监测手段（例如地震活动监测、GPS测量以及气体排放分析）相结合时，它们对于确定潜在火山灾害的特性至关重要。

在2004年至2008年圣海伦斯火山的喷发期间，卡斯卡德斯火山观测站的工作人员利用直升机上搭载的热红外（TIR）相机和光学相机，对火山活动进行了并行的监测。卡斯卡德斯火山观测站的飞行观测频率根据火山活动的强度而调整，从火山爆发时的每日两次飞行，到熔岩穹丘形成后的每周数次飞行（天气条件允许的情况下）。通过热测量，科学家们能够区分冷热不同的喷发事件和地质构造，从而更准确地描述喷发序列。热成像技术还揭示了火山口内的熔岩穹丘实际上是由一系列缓慢喷出的熔岩锥组成的。

火山岩的化学与物理特性可在连续喷发过程中被研究，这有助于科学家们更深入地理解火山内部所发生的变化。这一过程被称为岩石学监测，它最好能与实时或近实时的数据（例如地震活动、地表形变和气体排放）相结合使用。

为了将火山监测应用于预测火山危机期间的具体事件，必须在火山喷发后不久就迅速收集新的样本。然而，样本的分析过程可能需要数天时间，因此这些方法通常无法在短时间内（如每小时或每日）对火山喷发进行预测。尽管如此，岩石学监测确实能够让火山学家了解到岩浆储藏区的状况（例如温度、粘度、深度、气体含量）以及岩浆上升的速度，这些因素对于评估火山的喷发强度至关重要。

在长时间喷发的情境下（如持续数周至数年），岩石学监测在探测可能表明新岩浆正在注入火山系统的变化以及帮助预测喷发结束方面具有关键作用。岩石学监测只能针对首次被送至地表的新喷发物质进行，这些物质被称为新生岩石。有些火山喷发，如蒸汽爆炸，是由于浅部热液系统的高压而引发的，它们只会将较老的岩石（称为岩屑）带出地表。一些火山喷发的产物可能同时包含新生岩石和岩屑成分，但只有幼年期成分才能为科学家提供了解当前火山喷发状况的关键信息。