海底火山的兩張“面孔”：雖鬼斧神工，卻冷酷無(wú)情

冰島最近很不平靜。自2023年10月底以來(lái)，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(dòng)的速度分析，這里火山爆發(fā)的“可能性極大”。事實(shí)上，自2021年以來(lái)，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(huì)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(guò)于星羅棋布的海底火山。

火山的位置不是隨機(jī)的，分布也不均勻，而是集中于板塊的邊界地帶。當(dāng)一個(gè)板塊與另一個(gè)板塊碰撞時(shí)，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(dòng)表明大西洋現(xiàn)仍在擴(kuò)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(diǎn)”溢出。這里是地球深處的局部熱源造成的，當(dāng)板塊在“熱點(diǎn)”上方像傳送帶一樣緩慢移動(dòng)時(shí)，就會(huì)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(wàn)年以前開(kāi)始噴發(fā)一直持續(xù)噴發(fā)至今，形成了約6000公里長(zhǎng)的島鏈。（來(lái)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(dòng)。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?zé)霟岬囊簯B(tài)熔巖，冰冷的海水只能給熔巖降溫，卻無(wú)法讓威力無(wú)窮的火山熄滅。

地質(zhì)學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，由于海水的作用，導(dǎo)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(qiáng)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(huì)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(lái)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(lái)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(shè)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(huì)發(fā)現(xiàn)欺騙島的外形確實(shí)很奇怪，它的輪廓為馬蹄狀，實(shí)際上它是一個(gè)環(huán)形的小島，直徑約12千米，中間充滿了海水，通過(guò)東南部的缺口與大海相連。

地質(zhì)學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，欺騙島其實(shí)是一座火山島，遠(yuǎn)古時(shí)期強(qiáng)烈的火山噴發(fā)在海洋中形成島嶼，后來(lái)火山口塌陷，海水涌入才變成了如今這幅模樣。時(shí)至今日，欺騙島火山仍在活躍期，島上的海岸邊時(shí)常熱氣騰騰，挖開(kāi)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(lái)源：Wikipedia）

在非洲大陸西北部的大西洋上，分布著一片由7個(gè)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(kāi)，仿佛一串美麗的珍珠項(xiàng)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(gè)，大約形成于120萬(wàn)年前，它東西長(zhǎng)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(diǎn)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(jì)，該島上有500多個(gè)火山錐、70多個(gè)熔巖洞穴及通道，可謂是研究火山的天然實(shí)驗(yàn)室。不僅如此，這里的地質(zhì)構(gòu)造直至今天仍十分活躍，地震及火山時(shí)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。科隆群島所在地是火山活躍區(qū)，因?yàn)樗∏∥挥谳^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(dòng)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(xué)家乘坐“阿爾文號(hào)”載人深潛器到達(dá)科隆群島附近2500多深的海底進(jìn)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(yáng)光而獨(dú)立存在，形成了獨(dú)特的海底極端環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)。

科隆群島的費(fèi)爾南迪納島的拉昆布雷火山（來(lái)源：Wikipedia）

阿爾文號(hào)（來(lái)源：Wikipedia）

巨型管蟲聚集在加拉帕戈斯裂谷的噴口周圍（來(lái)源：Wikipedia）

此外，夏威夷群島、阿留申群島、韓國(guó)濟(jì)州島等都是海底火山噴發(fā)而成。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(dòng)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(wú)情：海底火山的巨大危害

盡管海底火山遠(yuǎn)離人類聚居地，但規(guī)模達(dá)到一定程度時(shí)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(huì)擾動(dòng)海水形成海嘯。2022年1月14日至15日，南太平洋島國(guó)湯加的洪阿哈阿帕伊島海底火山猛烈噴發(fā)，引起全球關(guān)注和擔(dān)憂。湯加洪阿哈阿帕伊島火山原本是一座海底火山，近年來(lái)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(dǎo)致整個(gè)太平洋沿岸地區(qū)都受到影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(yuǎn)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(huì)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(dòng)植物消失?；鹕綄W(xué)家利用無(wú)人水下探測(cè)器調(diào)查發(fā)現(xiàn)，時(shí)隔多年，耶羅島附近的海洋生態(tài)系統(tǒng)才逐漸恢復(fù)，許多浮游動(dòng)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(dòng)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(lái)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(lái)隨著洋流向西到達(dá)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(dāng)巖漿從海底火山中噴發(fā)出來(lái)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(gè)過(guò)程就像我們打開(kāi)碳酸飲料時(shí)看到大量氣泡冒出來(lái)一樣。但是，壓力降低的同時(shí)，熔巖的溫度也驟降，很多氣泡還沒(méi)有來(lái)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(duì)于海洋航運(yùn)來(lái)說(shuō)，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(zhǎng)度可超過(guò)幾十千米。這種情況一旦出現(xiàn)，通常難以在短時(shí)間內(nèi)散開(kāi)，影響港口的正常通行，甚至?xí)斐纱话l(fā)動(dòng)機(jī)故障引發(fā)航行事故。

海洋生物學(xué)家對(duì)浮石的出現(xiàn)也十分擔(dān)憂，他們認(rèn)為浮石會(huì)影響陽(yáng)光直射海底，不利于浮游生物的生長(zhǎng)，對(duì)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(lái)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(guò)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(huì)員，著有《石頭記》《玻璃地球》等科普?qǐng)D書10余部，曾榮獲自然資源部?jī)?yōu)秀科普?qǐng)D書獎(jiǎng)、吳大猷科學(xué)普及著作獎(jiǎng)佳作獎(jiǎng)、中國(guó)自然資源作家協(xié)會(huì)“中華寶石文學(xué)獎(jiǎng)”科普作品獎(jiǎng)等。

審核：董漢文 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所副研究員

出品：科普中國(guó)

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