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火山,一种危险又迷人的自然地貌形态。
2021年7月,通过犹他大学地震台站对黄石地震台网的分析发现,美国黄石超级火山附近活动频繁,一个月内发生了1008次地震。
这个数字高于平均水平,也是自2017年6月 (发生1100多次地震) 以来黄石地区地震活动最强的一个月。
2017年黄石公园大约发生过3300次地震,其中6月发生过1100次地震 图/NPS.map
这不禁使人思考:如果火山苏醒,它们能有多大的破坏力?
有人形容火山为“地球的青春痘”,这些不定时炸弹们平时看似平静,历史上却有过许多关于火山喷发的记载。
其中,非常有代表性的即是古罗马时代维苏威火山的喷发,这座“欧洲最危险的火山”直接摧毁了当时拥有两万人口的庞贝古城。
维苏威火山
直到18世纪中叶,这座古城的遗骸才被从数米厚的火山灰中挖掘出来。
如今的庞贝古城
电影《庞贝末日》剧照
这段历史被改编为电影《庞贝末日》,BBC也曾拍摄纪录片《庞贝古城:最后一天》,还原古城的最后24小时。
在大多数人的认知里,维苏威火山的爆发已经具有足够强大的破坏力,然而尽管是如此具毁灭性的火山喷发,跟一些超级火山相比根本不值一提。
1982年,美国地质调查局的纽豪尔教授和夏威夷大学马诺阿分校的斯蒂芬·塞尔夫提出了一个火山爆发指数量表(Volcanic Explosivity Index,以下简称VEI),根据火山爆发时产生的火山熔岩体积进行计算,用来测量火山爆发的强烈程度。
火山爆发指数与喷出物体积的关系 图/USGS
要测量火山喷发的强度并不容易。
火山喷发的产物有很多种类型,持续时间、发展方式也都不尽相同。
有些火山喷发是爆炸性的,火山爆发时岩石物质会从火山口喷出。这种方式破坏性较强,会从火山口爆发出蘑菇云,高度可以达到几十公里;而其他火山是喷出性的,岩浆从火山口流出,这种喷发方式则相对较为温和。
印尼锡纳朋火山喷发时的蘑菇云
留尼汪岛熔炉峰的岩浆
而VEI所测量的,是火山喷出的火山碎屑物质体积、喷出柱的高度及火山喷发时间,每个刻度之间都存在着十倍之差的爆发力。
这些火山碎屑物质物质包含火山灰、火山熔岩、火山碎屑流等,测量出的指数可以用于近来的喷发,也可以用于观测几千到几百万年前的历史性火山喷发。
2014年12月16日,美国夏威夷Pahoa,基拉韦厄火山喷发熔浆发生严重外流,逼近住宅区。
火山,一般而言分为活火山、死火山、休眠火山三种,大多分布在板块边界上,人们一般把一万年内喷发过的火山称为广义上的活火山。
它们在地球上分布得并不均匀,不过都出现在地壳中的断裂带上。
环太平洋火山带位置示意图 图/wikipedia
就世界范围而言,火山主要集中在环太平洋一带和印度尼西亚向北经缅甸、喜马拉雅山脉、中亚、西亚到地中海一带,现今地球上的活火山绝大部分也都分布在这里。
而在中国,火山学界一直流传着“中国近百年没有火山爆发”的说法,而唯一能够挑战这个结论的,就是阿什库勒火山群中的阿什山。
阿什库勒火山群 图/王铁男
阿什库勒火山群位于新疆于田县南部,三大断裂带(阿尔金断裂带、东昆仑断裂带和康西瓦断裂带)交会处,区域地质构造位置特殊,地质活动剧烈,有着中国为数不多的活火山。
据新疆日报报道,1951年时阿什山曾发生过火山喷发,这是青藏高原最新的火山活动,也是新中国成立之后第一次关于火山喷发的报道。
在于田县苏巴什以南,昆仑大坂西沟一带,5 月27 日上午9 时50 分发生火山爆发。第一次爆发时只见一个山头上发出轰隆巨响,接着烟灰像一条大圆柱似的自山顶冒出。接着又连续爆发了3 次,每次只隔几分钟,未发出巨响,只有烟灰上冒。以后几天又看到火山冒烟……
然而,因为这里的数十座火山都保存较完好,且1951年喷发距今已约50年,也没有被考察到熔岩流的溢出,缺乏明显的地貌标志。
所以直到如今,阿什山到底有没有喷发过,喷发的形态如何,还要打上一个大大的问号。
富士山是日本的最高峰,海拔3776米,是日本最高的山峰,同时也是最神圣、最受日本国民崇敬,同时也是朝圣者瞻仰最多的山峰,拥有异常完美的形态轮廓。
它看上去平静而优雅,实际上却也是一座活火山,只是目前处于休眠状态。
宝永四年(1707年)的11月23日,富士山曾出现过一次巨大的喷发。
这次大喷发在当时的江户市(现在的东京)内飞洒了约7亿立方米,而且是连续飞降了数周,史称“宝永大喷发”。
宝永大喷发降灰分布实况图 图/富士山防炎协议会
当时幕臣新井白石撰写的回忆录《折焚柴记》记载了这次喷发的一些细节: “昨晚地震,今午十二时在在有雷声。及出家门,似乎降雪,细看乃下白灰。望见西南方黑色云起,雷电闪闪。”
其沉积物几乎覆盖了整个南关东地区,火山灰都积有4厘米厚。
普通的火山喷发已经足以造成巨大的灾难,那么,什么样的火山爆发才会有最高的VEI数值?答案是——超级火山。
全球已知超级火山的分布,红色代表VEI8级,橙色代表VEI7级 图/wikipedia
超级火山通常爆发的火山物质要在1000立方千米以上, 达到VEI最高级别8级。
如果这样表达你难以理解,那我们换一种说法:若是把全球核弹头加在一起,以三万枚计算,其威力总和大约是一座超级火山爆发的十二分之一。
实际上,就在你阅读这篇文章的时候,有一座超级火山可能正在喷发。
当地时间8月8日,印度尼西亚最活跃的默拉皮火山喷发,其喷发出的火山灰和火山碎屑流影响到周边多个城镇和村庄,当天的火山柱高约1000米。8月16日,默拉皮火山喷发出的岩浆映红夜空,远处也能看到岩浆从山坡倾泻而下的景象。
这座活火山非常年轻,位于一个隐没带上,一般每2-3年会有一次小喷发,每10-15年会有一次大喷发。
它的喷发形式与维苏威火山相同,都属于普林尼式(Plinian)喷发,也造成过与维苏威火山喷发相似的灾难:1006年,默拉皮喷发曾经使得火山灰覆盖了整个中爪哇,导致了信仰印度教的马塔拉姆王国的毁灭。
当地时间2021年8月16日,印度尼西亚马格朗,默拉皮火山喷发后火山灰弥漫,地面各处都是火山灰。据地质灾害技术研发中心(BPPTKG)称,当天默拉皮火山喷发了三次。
好在默拉皮火山这次并不是大喷发,目前还没有造成人员伤亡。
而现役最活跃的超级火山若是爆发,要比它还恐怖数倍。
黄石超级火山是目前地球上最大的“定时炸弹”,它第一次爆发于210万年前,第二次爆发于130万年前,第三次爆发于64万年前。
不过尽管近几年来黄石地区地质异常变动情况频繁,科学界目前也没有能力预测出黄石火山何时会喷发。
但唯一可以确定的是,如果它再次喷发,美国会首先受到巨大影响。
黄石公园长达一个月的超级喷发可能产生的火山灰分布案例 图/USGS
如果这座火山喷发,其影响将会是全球性的。
首先,火山爆发所造成的火山灰堆积与全球气候变化会对黄石地区附近区域造成影响,其中蒙大拿州、爱达荷州以及怀俄明州的周边地区都会被火山碎屑流波及。
如此严重的火山灰能够杀死人、植物和动物,摧毁建筑物。事实上,即使是几英寸的火山灰(这是如果黄石火山爆发,美国大部分地区受影响的程度)也会摧毁农场,堵塞道路,造成严重的呼吸问题,堵塞下水道,甚至使变压器短路。
如果黄石火山爆发,美国将会有三分之二的范围受影响 图/wikipedia
其次,火山爆发可能造成的最大威胁之一是饥饿,漫长的火山冬季很有可能造成全球食物补给不足的问题。
虽然科学家认为,黄石火山大规模喷发的概率其实并不高,但黄石公园之所以受到如此多的关注,正是因为灾难性“超级喷发”的可能性微乎其微。
所以,2017年时NASA曾进行过一项题为“能否阻止黄石火山爆发”的研究,认为如果有必要的话,可以将黄石火山的熔岩降温35%,这有可能终止它的喷发,不过整个注入高压冷却水过程需要耗费高达34.6亿美元。
不过,这个设想以 现阶段人类的技术还难以实现,就算可行,也会是一项超级工程。
美国地质学教授帕特里夏·格雷格认为,虽然近几年来火山活动能达到几十到几百米的上升幅度,但根据模型推测,黄石火山距离爆发还有数十万年,至少目前并不需要为其感到恐慌。
虽说如此,分布在世界各处的火山依旧是悬在我们头顶的利剑。如何对火山进行有效监测以及如何应对火山灾难,才是人类真正需要关心的问题。
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文、编辑丨陈芷晴
审核修改丨武治宇
未注明出处图片来源丨视觉中国
封图来源丨视觉中国
参考资料来源
USGS美国地质调查局
NPS.gov美国国家公园管理局
NASA美国国家航空航天局
中国国家地理2017年第5期
地震科学专业知识服务系统
姜建强.另类日本文化史:上海交通大学出版社,2014
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