火山地震学分析火山活动信号的来源、时空分布及其与火山活动过程的关系，揭示火山区深部结构和岩浆系统分布，认识与岩浆或热液注入、输送有关的震源性质和动力过程，进行火山喷发预报。

最早开展地震观测的火山是意大利维苏威火山。1856年L.帕尔米耶里（Luigi Palmieri，1807～1896）在火山区安装了电磁式地震仪，记录到了1861、1868和1872等年度中火山爆发的地震前兆，开创了火山地震观测的先例。1903年，即法属马提尼克岛的培雷火山大喷发后的次年，火山区内安装了大森地震仪。1912年，夏威夷火山观象台建立，同年在基拉韦亚火山也开展了火山地震观测工作。

火山地震学学科的形成，始于日本地震学家大森房吉对1910年有珠山火山、浅间山火山以及1914年樱岛火山爆发的地震信号研究。他将火山地震定义为“无论是在火山活动、休眠还是平静期间，由火山力直接作用引起的火山之下或紧邻火山的地震扰动。”

大森于1910年在距离有珠山火山口1～2千米处布设三分量地震台站，记录到了源自火山的地震和周期约0.5s的火山颤动。他发现仅在火山活动期间能观测到火山颤动，且这一现象与火山爆发存在良好的对应关系。同时，大森注意到日本的许多火山在爆发前都伴随着大量的地震。他认为在这种情况下，如果在火山附近进行地震观测，则有可能为公众提供火山爆发预警。这些研究彰显了地震观测的巨大潜力，使之成为火山活动监测的主要工具。1934年日本浅间火山观象台以及1946年苏联堪察加火山观象台的建立，对火山地震学的发展起到了重要作用。水上武（Minakami Takeshi）通过对浅间火山地震观测资料的研究，提出将火山地震划分为四种不同类型，这是迄今为止研究火山地震的重要基础。他发现长期内火山地震数量的变化与火山爆发的次数之间具有较强的相关性，并指出火山爆发前火山B型地震的增加可以作为喷发的重要前兆。

1956年，戈尔什科夫基于堪察加火山地震观测资料第一个发现地震的S波振幅在经过火山后出现大幅度衰减的现象，估计了克柳切夫斯科耶（Klyuchevskoy）火山上地幔岩浆房的深度。之后，他通过对别济米扬内（Bezymianny）火山大喷发及其后续喷发的研究，第一次比较完整地描述了火山喷发期间的地震活动信息，发展了一种基于地震能量释放变化的火山喷发预测方法。

20世纪50年代，夏威夷火山观象台在基拉韦厄火山布设了由50个地震台组成的地震台网。其地震波速度研究揭示，在基拉韦厄火山口下方3～4千米深度存在岩浆房。基拉韦厄火山翔实的地震活动与火山活动记录、岩浆房膨胀-收缩循环的规律、相关特征地震事件的出现以及与地表变形监测的结合，促进了夏威夷火山喷发短期预报的发展。

在20世纪的最后30年，通过对俄罗斯堪察加半岛的新托尔巴奇克火山、美国圣海伦斯火山、卡斯卡德火山和里道特火山、菲律宾皮纳图博火山等一系列火山喷发进行的详细而复杂的研究，人们获得了不同类型火山地震震源特性的大量研究成果，极大地增强了人们对地震-火山活动过程的理解。

20世纪70年代后期，随着层析成像方法的出现，火山地震学发展历程发生了根本性的变化。层析成像技术成为揭示火山区复杂不均匀结构以及岩浆囊分布最有效的方法。介质结构成像分辨率从早期的10千米，现已逐步提高到0.25千米，这一技术在夏威夷、瑞道特、黄石等火山的深部结构和岩浆系统研究中发挥了重要作用。

70年代的另一项突破是使用弹性动力学理论发展了流体驱动裂缝的动力学模型，首次为定量研究火山震颤和长周期（LP）事件的来源提供了基础。之后，相关的理论和实验研究受到了高度重视，并得以快速发展。

1993年，阿拉斯加火山观象台（AVO）将火山地震分为火山构造地震、长周期地震、混合地震、爆发地震和火山颤动5种不同类型。1996年麦克纳特（McNutt）提出火山地震类型应分为高频地震HF、低频地震LF、混合频率地震、爆发地震和火山颤动，并对不同学者和不同机构使用的术语进行了分析对比，详细描述见术语“火山地震”。

2003年，V.M.佐宾（Vyacheslav M.Zobin）对玄武岩火山、安山岩火山、英安岩火山的地震活动性特征进行了分析总结，提出不同类型火山的地震活动性具有不同的时间演化特征，加深了人们对不同类型火山-地震活动关系的认识。

本世纪以来，火山地震学方法取得了长足进展。例如，利用体波振幅随震源距衰减的特征确定长周期和火山颤动源的空间位置；利用次声与地震观测联合确定火山喷发的能量及过程；利用观测台站之间噪声的互相关函数，研究火山区地震波速变化；利用甚长周期的特殊地震波信号定量研究深部岩浆沿通道向浅部传输的体积等。

火山地震学主要涉及地震类型分析、震源位置确定、震源机制研究、震源动力学过程模拟、火山区深部结构及岩浆系统成像、火山区介质参数时空变化，以及火山喷发预报等多个方面的研究工作。

火山地震类型分析：通过分析地震记录的波形特征、频谱、时频特征、震源特性等综合判定火山地震类型。由于不同火山，或同一座火山在不同活动阶段长周期地震或火山颤动可能存在差异，需要对火山地震进行长期监测和分析研究。

长周期地震和火山颤动源定位：对于初动记录清楚、观测记录台站分布合理的长周期地震，可以采用常规地震定位方法确定震源的空间位置。对于初动不清的长周期地震或火山颤动可以利用地震波振幅传播随距离增加而衰减的特性，估算震源的位置。对于火山颤动源，也可以采用台间距数十米、孔径数百米的多个地震台阵的观测资料，通过聚束分析等方法确定地震波传播方向及射线参数，进而确定震源位置。

震源机制研究：火山活动产生的地震可能与岩石的剪切破裂、裂缝拉张或闭合、流体增压、岩浆沿传输管道的流动等过程密切相关。一些重要地震的震源机制反演通常通过波形拟合反演六个独立的矩张量分量，以确定震源的双力偶和非双力偶成分，从而更好地分析与岩浆热液活动有关的信息。

长周期地震与火山颤动的动力学模拟：长周期地震和火山颤动的形成与火山活动过程中岩浆流体、气体、传输通道及周围岩石之间复杂的相互作用有关，其研究涉及流体动力学和弹性动力学，可以通过理论分析、数值模拟和实验等方法进行研究。其中理论分析与数值模拟通常采用简化模型，主要模型包括：岩浆在运输管道中流动产生的震荡；流体填充裂缝的激发和共鸣；岩浆脱气、地下水热沸腾引起的气泡生长和消亡；不同几何形状岩浆体震荡的各种模型等。

火山区介质结构研究：多数地震层析成像方法都可以用于火山区介质结构研究。基于地方震的体波走时层析成像、双差层析成像、地震面波及噪声层析成像，以及人工地震测深等在火山深部结构和岩浆系统研究中发挥了重要作用。

岩浆系统空间分布研究：主要依据长周期地震和火山颤动源高精度定位、基于主动源和被动源观测的高分辨率三维速度结构成像、地震波穿过岩浆囊存在S波湮灭或强衰减特性等分析技术方法。

火山区介质参数变化研究：火山区介质参数变化大多采用传统的地震学分析方法。其中包括利用地方震S波分裂分析介质各向异性参数及时空变化；利用重复地震或台站间噪声相关获取的格林函数，采用尾波干涉法研究地震波传播速度的变化；利用地震波尾波衰减研究Q值随时间的变化；通过测定震源机制研究主应力方向的变化等。

火山喷发预报研究：火山喷发预报是火山活动监测的重要目标之一。火山喷发预报往往需要利用地震监测、形变监测、地球化学监测和视觉观测等资料综合判定。利用地震监测资料和深部结构研究成果，通过分析不同类型地震的活动性变化、震源迁移、介质参数时空变化等研究火山活动状态，可为火山喷发预报提供地震学依据。