海底火山的兩張“面孔”：雖鬼斧神工，卻冷酷無情

冰島最近很不平靜。自2023年10月底以來，冰島西南端的雷克雅尼斯半島記錄了大約24000次小型地震。據(jù)專家從地下巖漿侵入的規(guī)模和移動的速度分析，這里火山爆發(fā)的“可能性極大”。事實上，自2021年以來，雷克雅內(nèi)斯半島已發(fā)生三次火山噴發(fā)。海底火山噴發(fā)創(chuàng)造了美麗的冰島，如今它卻在威脅冰島的安全。與陸地火山相比，海底火山有什么不同？它的危害究竟有多大呢？

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海水為何澆不滅火山

地球上71%的面積都被廣闊的海洋所覆蓋。假如把海洋里的水全部抽干，我們就會看到如同陸地一樣壯觀的地貌，那里有山巒起伏，也有溝谷縱橫。其中，數(shù)量最多的莫過于星羅棋布的海底火山。

火山的位置不是隨機的，分布也不均勻，而是集中于板塊的邊界地帶。當一個板塊與另一個板塊碰撞時，密度較大的板塊被迫向下俯沖，引起火山爆發(fā)。還有一些海底火山從大洋中脊噴出，這里就像棒球上的縫線一樣，是板塊的離散邊界，也是新生海洋地殼的誕生地，例如冰島就是大西洋中脊在地表的出露，那里活躍的火山活動表明大西洋現(xiàn)仍在擴張中。

海底火山噴發(fā)示意圖：1 水蒸氣云 2 海水 3 地層 4 熔巖流 5 巖漿通道 6 巖漿房 7 巖脈 8 枕狀熔巖（Wikimedia Commons）

此外，還有部分海底火山從大洋板塊內(nèi)的“熱點”溢出。這里是地球深處的局部熱源造成的，當板塊在“熱點”上方像傳送帶一樣緩慢移動時，就會形成一系列火山，例如在太平洋中，從夏威夷島向西北方向密集排列著一系列火山。

自8500萬年以前開始噴發(fā)一直持續(xù)噴發(fā)至今，形成了約6000公里長的島鏈。（來源：Wikipedia）

海底火山絕大部分都是死火山，只有一百余座仍在活動。奇怪的是，為什么海水澆不滅海底火山呢？原因在于，海底火山噴出的并不是熊熊火焰，而是高溫熾熱的液態(tài)熔巖，冰冷的海水只能給熔巖降溫，卻無法讓威力無窮的火山熄滅。

地質(zhì)學家研究發(fā)現(xiàn)，由于海水的作用，導致海底火山與陸地火山的差異很大。最明顯的差別在于，海底火山處在高壓、低溫的環(huán)境中，深海區(qū)的火山由于受上覆水體的強大壓力，一般不產(chǎn)生火山灰。而且，海底火山比陸地火山的熔巖冷卻速度快得多，一旦熔巖與海水接觸，它的表面就會迅速冷凝形成固體外殼，包裹著內(nèi)部的熔巖，從而形成不規(guī)則的橢圓形，直徑為幾厘米到幾米不等，看起來就像枕頭似的，因此被稱為枕狀熔巖。

夏威夷海底火山產(chǎn)生的枕狀熔巖（來源：Wikipedia）

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鬼斧神工：海底火山造就的奇觀

海底火山爆發(fā)是改變地球外貌的重要力量，在海洋中，有許多火山島就是火山噴發(fā)形成的。

在南極半島東北端的南設得蘭群島有一座奇怪的小島，名為“欺騙島”，與南美洲隔海相望。如果我們從上空俯瞰這里，就會發(fā)現(xiàn)欺騙島的外形確實很奇怪，它的輪廓為馬蹄狀，實際上它是一個環(huán)形的小島，直徑約12千米，中間充滿了海水，通過東南部的缺口與大海相連。

地質(zhì)學家研究發(fā)現(xiàn)，欺騙島其實是一座火山島，遠古時期強烈的火山噴發(fā)在海洋中形成島嶼，后來火山口塌陷，海水涌入才變成了如今這幅模樣。時至今日，欺騙島火山仍在活躍期，島上的海岸邊時常熱氣騰騰，挖開黑色巖石和砂粒，就可能有溫泉噴涌而出，所以這里成了著名的旅游勝地。

Sentinel-2拍攝的欺騙島衛(wèi)星圖像（來源：Wikipedia）

在非洲大陸西北部的大西洋上，分布著一片由7個小島組成的島嶼群，名為加那利群島。加那利群島在大西洋中沿東西方向一字排開，仿佛一串美麗的珍珠項鏈，在成因上，它們都屬于火山島，耶羅島是其中最小、最年輕的一個，大約形成于120萬年前，它東西長約29千米，南北寬約16千米，面積僅為268.71平方千米，從上空俯瞰它呈現(xiàn)出三邊凹陷的三角形，有點類似于不規(guī)則的心形圖案。

至今，該島上依然保留著非常典型的火山遺跡。據(jù)統(tǒng)計，該島上有500多個火山錐、70多個熔巖洞穴及通道，可謂是研究火山的天然實驗室。不僅如此，這里的地質(zhì)構造直至今天仍十分活躍，地震及火山時有發(fā)生。

位于南美洲西海岸廣闊的太平洋上的科隆群島，也是著名的火山島，由21座小島和上百座巖礁組成，總面積約7880平方千米?？坡∪簫u所在地是火山活躍區(qū)，因為它恰恰位于較小的納斯卡板塊與較大的南美洲板塊交界地帶，納斯卡板塊向東漂移，以每年6.4厘米的速度潛入南美洲板塊之下，因此該地區(qū)地殼活動十分活躍，火山頻繁爆發(fā)。

火山口不僅存在于島上，在海底還有很多。1977年，海洋學家乘坐“阿爾文號”載人深潛器到達科隆群島附近2500多深的海底進行勘探，發(fā)現(xiàn)了一些冒著黑煙的噴口，溫度很高，被形象地稱為“海底黑煙囪”。這些噴出的熱液中含有豐富的礦物質(zhì)，滋養(yǎng)著一些生物，能夠脫離陽光而獨立存在，形成了獨特的海底極端環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)。

科隆群島的費爾南迪納島的拉昆布雷火山（來源：Wikipedia）

阿爾文號（來源：Wikipedia）

巨型管蟲聚集在加拉帕戈斯裂谷的噴口周圍（來源：Wikipedia）

此外，夏威夷群島、阿留申群島、韓國濟州島等都是海底火山噴發(fā)而成。據(jù)統(tǒng)計，世界上約有85%的活火山分布在太平洋海域，它的東岸和西緣是世界上火山活動最劇烈的地帶，因此這里的島嶼一般都屬于火山島。

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冷酷無情：海底火山的巨大危害

盡管海底火山遠離人類聚居地，但規(guī)模達到一定程度時仍然具有很大的危害。它不僅能噴出大量有害氣體，還有可能會擾動海水形成海嘯。2022年1月14日至15日，南太平洋島國湯加的洪阿哈阿帕伊島海底火山猛烈噴發(fā)，引起全球關注和擔憂。湯加洪阿哈阿帕伊島火山原本是一座海底火山，近年來由于多次噴發(fā)而逐漸露出水面。

這次噴發(fā)引發(fā)了大規(guī)模海嘯，幾乎導致整個太平洋沿岸地區(qū)都受到影響。據(jù)統(tǒng)計，湯加全境85%的人口受到影響，約有600棟建筑物被海嘯破壞，就連遠在10000多千米之外的智利北部海岸，也遭受兩米多高的巨浪襲擊，部分市區(qū)出現(xiàn)海水倒灌。

此外，海底火山噴發(fā)還會破壞生態(tài)環(huán)境。在2011年10月至2013年3月間，非洲大陸西北部耶羅島附近的海底火山爆發(fā)，釋放了大量的熱量和二氧化碳，造成周邊海域大量動植物消失?；鹕綄W家利用無人水下探測器調(diào)查發(fā)現(xiàn)，時隔多年，耶羅島附近的海洋生態(tài)系統(tǒng)才逐漸恢復，許多浮游動物、浮游植物以及魚、蝦、蟹、貝類再次出現(xiàn)在熔巖洞穴中。

2021年10月的一天，有人在日本沖繩發(fā)現(xiàn)海面上漂浮著大量石頭，許多船只被困在港口動彈不得。這究竟是怎么回事呢？經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這些石頭都來自于一千多千米外的小笠原群島。不久前的海底火山爆發(fā)，噴出的浮石漂浮在海面上，后來隨著洋流向西到達了沖繩縣海岸。

浮石的外表十分粗糙，布滿氣孔，密度比海水小，所以能漂浮在水面上。當巖漿從海底火山中噴發(fā)出來以后，壓力迅速下降，巖漿中氣體的溶解度隨之降低，其中的氣體不斷逸出，這個過程就像我們打開碳酸飲料時看到大量氣泡冒出來一樣。但是，壓力降低的同時，熔巖的溫度也驟降，很多氣泡還沒有來得及逃逸就被冷凝在巖石之中，于是，滿身氣孔的浮石就形成了。

渾身布滿氣孔的浮石（攝影：馬志飛）

對于海洋航運來說，浮石可不是什么好東西。大大小小的浮石從海底冒出，連綿不斷如同漂浮的小島，被稱之為“浮石筏”，長度可超過幾十千米。這種情況一旦出現(xiàn)，通常難以在短時間內(nèi)散開，影響港口的正常通行，甚至會造成船只發(fā)動機故障引發(fā)航行事故。

海洋生物學家對浮石的出現(xiàn)也十分擔憂，他們認為浮石會影響陽光直射海底，不利于浮游生物的生長，對海洋食物鏈具有破壞作用。此外，漂浮的浮石還可能成為某些外來物種的“天然輪渡”，比如一些貝類，它們乘坐浮石筏漂浮到以前從未到過的陸地或者島嶼，就可能成為入侵物種，威脅其它生物的生存。

作者：馬志飛，科普作家，北京科普作協(xié)會員，著有《石頭記》《玻璃地球》等科普圖書10余部，曾榮獲自然資源部優(yōu)秀科普圖書獎、吳大猷科學普及著作獎佳作獎、中國自然資源作家協(xié)會“中華寶石文學獎”科普作品獎等。

審核：董漢文 中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所副研究員

出品：科普中國

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