撰文/記者 趙玲
審稿專家:蘇德辰(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所研究員)
近日,位于冰島西南部的雷克雅內(nèi)斯半島地震活動(dòng)顯著增加。由于擔(dān)心地震可能引發(fā)火山爆發(fā),冰島于當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月11日宣布進(jìn)入緊急狀態(tài),警方敦促相關(guān)地區(qū)居民撤離。有網(wǎng)友發(fā)出疑問(wèn):為什么地震變多就擔(dān)心火山爆發(fā)?如果冰島真的發(fā)生火山爆發(fā),會(huì)產(chǎn)生什么影響?
(圖源:央視新聞)
地震與火山噴發(fā)有什么聯(lián)系?
此次冰島宣布進(jìn)入緊急狀態(tài)是因?yàn)閾?dān)心地震可能引發(fā)火山爆發(fā),為什么會(huì)有此擔(dān)心呢?
需要明確的是,并不是所有的地震都會(huì)引起火山噴發(fā),比如我國(guó)經(jīng)常發(fā)生的那些地震,就與火山噴發(fā)一點(diǎn)關(guān)系都沒(méi)有。但是火山噴發(fā)之前,地下巖漿會(huì)產(chǎn)生劇烈運(yùn)動(dòng),從而發(fā)生強(qiáng)烈的多次的地震。歷史上富士山幾次大的噴發(fā)之前都有強(qiáng)烈的地震發(fā)生。出于這樣的考量,科學(xué)家們才將地震作為一個(gè)重要的監(jiān)測(cè)火山噴發(fā)的手段。
其實(shí),火山噴發(fā)在冰島并不少見(jiàn)。因?yàn)檫@里是一個(gè)極其特殊的地方,雖名為“冰島”,但其實(shí)是由火山巖漿噴發(fā)之后的冷卻熔巖凝固而成的熾熱之島。可以說(shuō),冰島就是建立在火山上的國(guó)家,那里的火山噴發(fā)是持續(xù)不斷在進(jìn)行的。
根據(jù)早期記載,雷克雅內(nèi)斯半島在1210到1240年出現(xiàn)過(guò)持續(xù)的火山噴發(fā),隨后進(jìn)入漫長(zhǎng)平靜期;這一平靜直到2020年被打破:當(dāng)?shù)亻_(kāi)始出現(xiàn)愈發(fā)頻繁的淺源地震和地表形變,直到2021年3月19日,巖漿最終涌出地表并緩慢地噴發(fā)了6個(gè)月左右,隨后在2022年8月、2023年7月出現(xiàn)了后續(xù)的兩次噴發(fā)。如果本次最終形成火山噴發(fā),將是這一活動(dòng)期的第4次噴發(fā)。
▲2021年雷克雅內(nèi)斯半島上的火山噴發(fā),甚至一度成為了景點(diǎn),可以讓人近距離感受火山(圖源:Iceland Aerials)
按照以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,冰島的火山噴發(fā)多為溢流式,個(gè)別為爆發(fā)式。溢流式的破壞力基本上只限于巖漿所到之地,而巖漿作為液體,擴(kuò)散力終究不如火山灰之類的物質(zhì)。所以,通常來(lái)說(shuō),巖漿的殺傷力很大,但范圍受限。
如果此次冰島的火山噴發(fā)為爆發(fā)式,把大量的二氧化碳和火山灰釋放到空氣中,那必然會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)和全球氣候產(chǎn)生重要影響。
當(dāng)我們將目光放在冰島火山的時(shí)候,需要注意的是,全球有幾座其他火山也迎來(lái)了活躍,如意大利的埃特納火山和墨西哥的波波卡特佩特火山,都發(fā)生了新的噴發(fā),美國(guó)的圣海倫斯火山周邊的地震頻率也上升了。
但不用過(guò)分憂慮,因?yàn)槿澜绲幕鹕綌?shù)量非常多,在全球的尺度上,任何時(shí)候都有多座火山處于活躍狀態(tài),甚至在噴發(fā)中。如果哪一天地球上所有火山都保持平靜,那才是不得了的大事情。
全球火山噴發(fā)形成了哪些奇觀?
陸地上的火山經(jīng)常成群出現(xiàn),稱為火山群。海洋環(huán)境的火山群常呈弧形分布,稱為火山弧或火山島弧。為了區(qū)分不同的火山,火山學(xué)家根據(jù)火山錐體的發(fā)育程度、火山噴出物的狀態(tài)(熔巖、火山碎屑的比例)、火山噴發(fā)的強(qiáng)度把現(xiàn)代火山依次分為夏威夷式(Hawaiian eruption)、斯通博利式(Strombolian eruption)、烏爾卡諾式(Vulcanian eruption)、培雷式(Peléan eruption)及維蘇威式(Vesuvian eruption)。
需要說(shuō)明的是,在相鄰兩類噴發(fā)之間并沒(méi)有截然的界線,同一個(gè)火山噴發(fā)可以出現(xiàn)不同的命名。毀滅龐貝古城的火山噴發(fā)就是維蘇威式火山,在現(xiàn)在的文獻(xiàn)中更常稱為普林尼式(Plinian),這是因?yàn)槠樟帜崾逯妒枪帕_馬時(shí)代最早記錄下維蘇威火山爆發(fā)的學(xué)者。在觀察維蘇威火山噴發(fā)期間,老普林尼被火山噴發(fā)奪去了生命,人們以此表示對(duì)偉大學(xué)者的敬重。
2022年1月發(fā)生的湯加火山大爆發(fā)是人類有火山記錄以來(lái)單位時(shí)間內(nèi)噴發(fā)強(qiáng)度最大的,按照已有的分類應(yīng)該屬于普林尼式。但因?yàn)闇踊鹕奖l(fā)的能量太過(guò)強(qiáng)大,多位火山學(xué)家建議將其命名為新的類型——湯加洪阿哈阿帕伊式火山。
人們通常認(rèn)為火山爆發(fā)非常激烈,能夠迅速釋放出巨大的能量。但其實(shí)火山活動(dòng)有多種不同的類型:有的火山已經(jīng)連續(xù)噴發(fā)幾十萬(wàn)年,每隔幾年就有一次噴發(fā),卻并不劇烈;還有的火山會(huì)有大量的巖漿從一個(gè)通道涌到海里,就像煉鋼爐中的鋼水一樣;也有的火山流動(dòng)速度比較緩慢,人可以非常近距離地接近它,甚至可以用特殊的工具到現(xiàn)場(chǎng)抓取巖漿樣品;有的巖漿噴出來(lái)后,一邊流動(dòng),一邊固結(jié),從而形成很多小的褶皺,在巖漿繼續(xù)向前流動(dòng)的時(shí)候,那些褶皺就會(huì)擰起來(lái),像一捆一捆的繩子,由此形成的巖石稱為繩狀熔巖。
▲1989年基拉韋厄火山噴發(fā)的繩狀熔巖
受巖漿成分、所處的大地構(gòu)造位置、火山通道、噴發(fā)時(shí)間等多種因素的影響,火山的規(guī)模千差萬(wàn)別。
俄羅斯堪察加半島的克留契夫火山相對(duì)高度達(dá)4649米(海拔高度4754米),火山口的直徑為625米,是亞洲境內(nèi)最大的活火山,誕生6000多年來(lái),一直處于活動(dòng)狀態(tài),2021年還在噴發(fā)。
地球上最高的火山是位于智利和阿根廷邊界的奧霍斯德?tīng)査_拉多火山,它的海拔高度為6893米。
夏威夷群島的冒納羅亞火山海拔高度為4205米,然而它的底座位于海平面之下約6000米深的太平洋海底,海床下面還有8000米。即使從大洋底計(jì)算,它的高度已經(jīng)超過(guò)10000米,因此,冒納羅亞火山是世界上相對(duì)高度最大的山峰。
2013年,美國(guó)科學(xué)家威廉姆?薩格爾教授發(fā)現(xiàn)了地球上最大的超級(jí)單體火山——大塔穆火山。它位于日本以東約1600千米的太平洋中,火山的最高點(diǎn)在海平面之下2000米,火山的基座距離海平面6400米。火山長(zhǎng)約650千米,寬約450千米,總面積31萬(wàn)平方千米,相當(dāng)于我國(guó)山西和山東兩省面積的總和。
之前,人們想當(dāng)然地認(rèn)為這是由多個(gè)火山噴發(fā)機(jī)構(gòu)組成的復(fù)合火山。因?yàn)楝F(xiàn)今地球上最大的活火山(夏威夷火山)的體積比大塔穆火山要小得多,卻由5個(gè)獨(dú)立的火山組成。然而經(jīng)過(guò)20余年的研究,薩格爾和他的團(tuán)隊(duì)用地震反射剖面和大洋鉆探獲取的巖心數(shù)據(jù)證明,大塔穆是巖漿經(jīng)由一個(gè)火山口噴發(fā)而成的超級(jí)單體火山。
中國(guó)是不是沒(méi)有發(fā)生過(guò)火山爆發(fā)?
世界范圍內(nèi)的火山種類多種多樣,那么中國(guó)的火山情況如何呢?我們知道,現(xiàn)代火山通常分為活火山、休眠火山和死火山。中國(guó)缺少現(xiàn)代的活火山,但卻是一個(gè)多火山的國(guó)家,原因在于有大量地史時(shí)期的古火山。
比較常見(jiàn)的有古火山口、熔巖噴發(fā)時(shí)形成的枕狀熔巖、巖漿冷凝時(shí)形成的柱狀節(jié)理,還有外力侵蝕風(fēng)化形成的火山巖峽谷、長(zhǎng)崖、峰叢、石柱、障谷、一線天等。從空間分布上看,由火山作用直接形成的各類火山地貌以及經(jīng)外動(dòng)力作用改造過(guò)的火山地貌景觀不計(jì)其數(shù)。2017年完成的中國(guó)地質(zhì)遺跡調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)有世界級(jí)火山遺跡9處,國(guó)家級(jí)火山地貌遺跡42處,省級(jí)火山地質(zhì)遺跡119處,分布于全國(guó)21個(gè)省級(jí)行政區(qū),其中西藏、黑龍江、浙江、福建、云南、四川、新疆等地的火山地質(zhì)遺跡最為發(fā)育。從時(shí)間上看,遍布主要的地質(zhì)時(shí)代。
中國(guó)的現(xiàn)代火山主要分布在中國(guó)東部的大陸邊緣和青藏高原兩個(gè)大的區(qū)域。東部的火山主要位于黑龍江的五大連池和鏡泊湖,吉林的長(zhǎng)白山、伊通,遼寧的寬甸,內(nèi)蒙古的哈拉哈、達(dá)來(lái)諾爾,山西的大同,山東的蓬萊、昌樂(lè),江蘇的六合,安徽的嘉山,福建的明溪,臺(tái)灣的大屯、基隆,廣東的雷州半島,海南的瓊北,云南的騰沖和廣西的潿洲島;青藏高原的現(xiàn)代火山主要包括阿什庫(kù)勒、大紅柳灘、康西瓦、可可西里、獅泉河等。
▲長(zhǎng)白山天池(圖源:視覺(jué)中國(guó))
那么,為什么中國(guó)有這么多火山,但是我們卻幾乎沒(méi)有看到過(guò)國(guó)內(nèi)火山爆發(fā)的新聞呢?
這是因?yàn)樾轮袊?guó)成立之后第一次也是唯一一次關(guān)于火山噴發(fā)的報(bào)道發(fā)生在1951年。
1951年5月27日,新疆阿什庫(kù)勒火山群中的阿什火山有過(guò)一次噴發(fā),成為中國(guó)大陸最近的一次火山噴發(fā)?!缎陆?qǐng)?bào)》在當(dāng)年7月5日的報(bào)道中寫(xiě)道:“在于田縣蘇巴什以南,昆侖大坂西溝一帶,5月27日上午9時(shí)50分發(fā)生火山爆發(fā)。第一次爆發(fā)時(shí)只見(jiàn)一個(gè)山頭上發(fā)出轟隆巨響,接著煙灰像一根大圓柱似的自山頂冒出。接著又連續(xù)爆發(fā)了3次, 每次只隔幾分鐘,未發(fā)出巨響,只有煙灰上冒。以后幾天又看到火山冒煙……”
在我國(guó)現(xiàn)有的火山中,長(zhǎng)白山是比較受關(guān)注的一個(gè)。它是由火山噴發(fā)形成的巨大的火山錐,中間有一個(gè)大的火山口,整體上呈現(xiàn)鍋底的形態(tài),火山口里匯集了幾十億噸的冰雪融水。也就是說(shuō),長(zhǎng)白山天池里有一大盆掛在高處的、很危險(xiǎn)的幾十億噸的水。且長(zhǎng)白山是一個(gè)休眠火山,地下的巖漿活動(dòng)并沒(méi)有停止,早晚會(huì)噴發(fā),甚至有的科學(xué)家預(yù)測(cè)它離噴發(fā)的時(shí)間已經(jīng)越來(lái)越近了。如果長(zhǎng)白山火山造成大規(guī)模噴發(fā)的話,巖漿中攜帶的有毒氣體和現(xiàn)有的水相結(jié)合,將會(huì)造成比較大的災(zāi)害。
考慮到長(zhǎng)白山天池的危險(xiǎn)因素,科學(xué)家們對(duì)長(zhǎng)白山火山噴發(fā)做了應(yīng)急預(yù)案。首先是日夜不停地監(jiān)測(cè)長(zhǎng)白山下面的地震情況,其次是密切關(guān)注地表和地下深處的巖石溫度、應(yīng)力場(chǎng)等變化,以便第一時(shí)間監(jiān)測(cè)到最新情況,并為民眾疏散提供預(yù)警。
說(shuō)到火山噴發(fā),普通人難免恐懼。因?yàn)榛鹕絿姲l(fā)后的巖漿可能會(huì)致命,其形成的火山灰會(huì)造成水資源污染,危害動(dòng)植物的安全;產(chǎn)生的二氧化硫會(huì)造成酸雨等等。但除了這些壞處,火山噴發(fā)其實(shí)還有好處。
富士山、長(zhǎng)白山等火山的山腳下有大量居民居住,這是因?yàn)榛鹕交沂莾?yōu)質(zhì)的肥料,可以為植物提供養(yǎng)分?;鹕絿姵鑫镞€是非常好的建筑材料,如浮石,其密度遠(yuǎn)低于正常的石頭,甚至可以浮在水面上,有很多的用途。另外,火山噴發(fā)還有可能將地下很深處的金剛石帶到地表或近地表,具有極大的經(jīng)濟(jì)效益。
▲鏡泊湖世界地質(zhì)公園熔巖塌陷形成的瀑布
還有一些火山雖然在噴發(fā),但危害性不高,反而變成了旅游勝地,吸引了眾多游客。如果你認(rèn)為這種還在噴發(fā)的火山還是具有一定的危險(xiǎn)性,那么死火山轉(zhuǎn)成的旅游景點(diǎn)一定更合你的胃口。中國(guó)的很多景區(qū)都是過(guò)去火山噴發(fā)以后遺留下來(lái)的,如長(zhǎng)白山、鏡泊湖、五大連池、大同火山等,都成為了非常受歡迎的旅游景點(diǎn)。
對(duì)于人類來(lái)講,火山既有災(zāi)害的一面,也有有利的一面,我們要正確看待火山噴發(fā)的利弊。