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第8章 火山喷发的功与过——火山学习篇(1)

第一节火山喷发的危害

我们知道风、霜、雨、雪、闪电都是我们所熟知的自然现象。

其实火山喷发也是一种自然现象,就像天要下雨一样,是我们所不能决定和控制的。我们知道,火山能够喷出多种物质,在喷出的固体物质中,一般有被爆破碎了的岩块、碎屑和火山灰等;在喷出的液体物质中,一般有熔岩流、水、各种水溶液以及水、碎屑物和火山灰混合的泥流等;在喷出的气体物质中,一般有水蒸气和碳、氢、氮、氟、硫等的氧化物。形成酸雨,产生温室效应、污染空气。除此之外,在火山活动中,还常喷射出可见或不可见的光、点、磁、声和放射性物质等,这些物质有时能致人于死地,或使电、仪表等失灵,使飞机轮船失事等。

最具威力、最壮观的火山爆发常常发生在俯冲带。这里的火山可能在沉寂达数百年之后再度爆发,而一旦爆发,威力就特别猛烈。

这样的火山爆发常常会给人类带来灭顶之灾。

全世界至少有20座城市被爆发的火山瞬间彻底毁灭。其中最早的记载是公元前1470年的古希腊,当时繁华的克诺索斯古城被突如其来的桑托林岛火山爆发夷为平地。50米高的巨浪席卷东地中海岛屿和海岸,米诺斯文明中心以及130千米外的克里特岛瞬间毁灭。

人们所熟知的发生在公元前79年意大利的维苏威火山的爆发,瞬间将附近的庞贝、斯特比雅、格尔库拉鲁姆、奥普隆基四座繁荣一时的古城堡埋葬在火山喷发物下。这些都给人类文明留下了永远的遗憾。也使我们认识到,我们所谓的辉煌文明在大自然的威力面前是多么的苍白无力,而火山喷发带来的灾难又是那么的不可抗拒。

火山喷发,除了直接毁灭一切,还可引发一系列的灾害。

1.火山喷发影响全球气候

据载,地球上每年大约有50多次规模不等的火山爆发。它们喷出的火山灰,一旦被喷射到空中,就会随风飘散到很远的地方,遮住阳光。在这种情况下,昏暗的白昼和狂风暴雨,甚至泥浆雨都会困扰当地居民长达数月之久。此外,它们还会滤掉某些波长的光线,使得太阳和月亮看起来就像蒙上一层光晕,或是泛着奇异的色彩,尤其在日出和日落时能形成奇特的自然景观。

譬如发生在1883年8月27日的喀拉喀托火山大爆发,由于火山灰长时间飘荡在空中,使此后整整一年在地平线的日照下呈现奇妙壮观的红晖。

除此之外,在那些喷出的火山气体中,含有大量的二氧化碳,它们一旦被释放到空气中,就会间接导致全球气候变暖。

2.火山喷发引起火灾

火山爆发时熊熊燃烧的熔岩是引发火灾的导火线。譬如非洲尼拉贡戈火山在1997年1月7日爆发时,烧毁了扎伊尔、卢旺达两国430平方千米的热带雨林。

3.火山喷发引起海啸

有些海岛上的火山在发生爆裂式喷发时,具有巨大的爆炸力,其威力可能是一颗原子弹的几倍甚至几千倍,因而常常引发海啸。譬如,1883年8月27日印度尼西亚厄他海峡中的喀拉喀托火山爆发,引发人类有史以来最大的海啸,掀起高达三四十米的狂浪,吞没这一海域全部船只,爪哇岛、苏门答腊岛沿岸的房屋、车辆、人畜全部被卷入波涛汹涌的大海。仅印度尼西亚就有3.6万人在这次海啸中丧生,经济损失无法估量。

4.火山喷发引起泥石流

火山泥流是火山专业术语,其英文名是Lahar,原为印度尼西亚语,指的是在火山斜坡上生成的泥流和岩石碎块流。火山泥流是一种水、黏土、砂和岩石碎块的混合物,其中岩石碎块的尺寸大小不一,最大可达几十米。它不是普通的水流,也不是普通的泥流。因为它的密度大、黏度高,具有很高的能量和搬运能力。

当火山泥流沿山谷高速下冲时可达到85千米/小时,高密度火山泥流的形态类似于高速流动的混凝土灰浆。火山泥流能影响到上百千米的下游,破坏力很强,桥梁、建筑物可被火山泥流破坏并搬运到很远的地方。人类和其他生命可能被埋葬或被漂砾击中,也有可能被高温的岩石碎块烧伤。

火山泥流是主要的火山杀手之一。

1985年11月13日,哥伦比亚的鲁伊斯火山突然爆发,在几个小时后火山泥流毁灭了距鲁伊斯火山长达几十千米远的阿尔梅罗城,致使超过23000人因火山泥流而丧生。

火山泥流发生的条件有两点:碎屑和水。碎屑一般来源于火山锥上松散的火山灰、火山浮岩、火山碎屑、火山砾、火山块、火山弹及破碎的熔岩等。另外火山喷发或地震引起的山崩也可成为碎屑的来源。引发火山泥流的水可以来自火山喷发导致的火山口湖的崩溃或高山冰雪融化。强烈的降雨也可导致火山泥流的发生。1943年2月墨西哥帕利科那火山爆发,喷出的火山灰将附近山坡覆盖了六七十厘米厚。当飓风暴雨席卷墨西哥时,形成了泥石流,瞬间埋葬了山下三个村庄和数十名村民,600多平方千米农田被毁。

5.火山喷发引起酸雨

我们知道火山喷出的熔岩的酸碱性是以二氧化硅的含量来划分的。倘若喷出的酸性熔岩较多,常常会造成酸雨。

6.火山喷发引发洪水

1985年11月13日哥伦比亚托利马省位于5000米高原的路易斯火山爆发,将上千年来的积雪瞬间融化,山洪飞泻,洪水波及3万多平方千米,使2.5万人丧生,13万人无家可归,15万畜生死亡,200多平方千米的农田、果园被毁,直接经济损失超过50亿美金。

7.火山喷发引起地震

火山喷发与地震可以说就是一对孪生兄弟,有火山的地方就容易发生地震。一般来说,火山喷发总是会引起等级不同的地震,给人类带来雪上加霜的灾难。2008年5月2日凌晨,已经有9000年没有爆发的柴滕火山死火山突然复活并开始喷发。引起了地震。由此产生的火山灰殃及邻国阿根廷,造成埃斯克尔市等多个阿根廷城镇处于火山灰的笼罩下。

类似的案例古今中外有很多,辟如400年前我国云南的腾冲火山喷发,此次喷发前后我国发生了几次8级以上的大地震。

8.火山喷发影响海洋生态环境

火山喷发的气体中含有氨,当氨融入海里后,使海水变得富有营养,促使浮游植物大量繁殖。日本东京大学和东京海洋大学组成了一个联合科研小组,对此进行了研究。他们在2004年5月17号宣布说,他们在世界上首次发现了火山喷发影响海洋生态的现象。

9.火山喷发影响全球生态环境

以上我们讲到了火山喷发的各种危害。毋庸置疑,不管火山喷发引起什么样的自然灾害,它必然会间接影响全球的生态环境。不仅那些喷出的有毒气体,譬如二氧化碳、二氧化硫、氯、氟、硫化氢会对低层大气造成严重影响,而且炽热的火山灰和火山碎屑也会破坏周围的植被。

第二节我们能做什么

通过前面的介绍,我们可以得知,火山喷发往往对人类的生命财产造成巨大的损失,持续不断的火山活动又通过对全球气候的影响来影响着我们的生活。对此,难道我们人类只能无能为力、束手无策吗?我们人类究竟能够做些什么呢?应该说,我们在火山喷发面前是无助的。就目前的科技而言,我们阻止不了火山的喷发,也控制不了火山的活动。因为那是一种自然灾害。然而,难道我们就只能任由火山来肆虐我们的生活吗?

不!我们人类有能力说不。虽然我们阻止不了火山的喷发,但我们可以通过准确的预测来减少火山喷发对我们造成的危害。这也是我们在面对自然灾害时所能做的。因此,科学地准确预报火山活动与可能带来的影响,制订应急方案,建设防护措施,对人类的生存发展具有重要意义,也是政府官员和火山学家们面临的艰巨任务。

到目前为止,最好的对火山活动进行预测的办法仍是建立火山监测站。对火山活动的规律进行分析,掌握火山活动的脉搏,加强对活火山的研究,并使之能在喷发前发出警报。自从1847年意大利建立了世界上第一个火山监测站至今,人类已经走过了一个半世纪的历程。这期间科学家已经对许多火山喷发成功地进行了监测和预报,如对1980年美国的圣海伦斯火山、1986年日本伊豆大岛火山及1991年菲律宾皮纳图博火山喷发预测等,大大减少了火山喷发所带来的灾害。

火山监测工作主要有两方面,一是基础地质调查,二是火山活动指标的监视和测量。对火山进行系统、全面的地质调查是火山监测的基础和前提。包括火山的地貌形态,地质背景,岩石地球化学特征,地球物理特征,火山活动的历史和周期,喷发的过程与动力等。

利用GIS、GPS和遥感等技术对火山区进行大比例尺立体地质填图。

由于火山活动和火山喷发是一种重要的地质作用,所以伴随这种地质作用会出现一些特殊的地质现象,如地震异常、地壳形变、地球化学异常和地热异常等。对这些地质地球化学和地球物理指针进行系统、准确的监测,也是预测火山喷发的重要方法。

以上所说的这些,都是非常好的对火山活动进行监测和预测的办法,但未免离我们的生活远了些。在我们实际生活中,我们又可以做些什么呢?

对于生活在火山活动地区附近的人们来说,除了要了解火山以外,还要知道火山活动的一些前期特征,并和当地的火山监测站保持联系,这样可以保证第一时间了解火山的动态,也便于工作人员进行种种工作。当然,对于生活在没有火山地区的人们来说,了解火山也是非常最重要的。

第三节防患于未然——火山研究

为了减少火山给人类带来的灾害,甚至控制它的活动,人类很早就开始对火山进行研究了。并由此形成了一门独立的学科,那就是火山学。那么什么是火山学呢?

1.什么是火山学

火山学主要是研究现代火山现象及各类火山活动的特征、活动的规律、火山活动的产物、火山活动的成因与机制、形成火山活动的地质构造背景及其演化历史、空间分布规律、与成矿作用的关系以及火山爆发预报等。

火山活动自古以来就给人们留下了深刻的印象,留下了许多宝贵的记载。但是和整个地球历史比较,人类的历史毕竟是暂短的一瞬,所以研究火山活动规律,一方面要依靠对现今活动火山的详细观察,另一方面也要对大量火山遗迹进行研究,才能取得对它们的全面了解。其中对地球上火山分布的研究,是认识火山活动规律的一个重要方面。

也许人类永远也无法控制火山喷发和其他的自然灾害。但我们不会因此而放弃。人类自始至终都在孜孜不倦地努力着。我们相信海明威的那句名言“人生来不是为了被打败的”。因此人类是不会在自然灾害面前低头的。相信你也不会这样做。

2.我国的火山研究状况

与国际先进水平相比,我国火山监测研究工作仍处于起步阶段,其水平与菲律宾、日本、印度尼西亚、意大利等国家相比亦有不少差距。具体表现在:监测时间短、积累的资料少、研究程度低,如三个火山的流动地震台网监测、GPS观测、形变、地球化学等只有一期数据,仅仅依靠这些资料难以定量地分析其活动危险性,观测数据的记录、传输与分析技术水准也较低。火山灾害的评价工作所依据的野外调查、探测和测试工作已取得的成果还不足以对三个火山区未来喷发危险性和火山灾害程度作出定量性的评价。

总体上,我国目前在火山监测方面处于资料积累阶段,火山灾害区划图的研究处于野外调查和各种喷发物的鉴定、分期等阶段,而火山活动危险性评价处于定性研究阶段。

由于我国火山活动监测研究工作开始较晚,所以完全可以借鉴国际上的经验教训,发挥后发优势,使得不久的将来也能够处在较高的水平上。例如我国的火山深部探测工作在应用国际上较先进的手段之后,在火山学、岩石化学、同位素地球化学、岩浆流体力学、地幔动力学、地震波分析等方面把握了国际上最新动态,已经取得了令人瞩目的成绩,从而能够应用先进的理论指导火山监测研究。

第四节火山喷发前会出现哪些征兆

一般来说,和地震一样,火山在发生喷发前,会出现各种征兆。

譬如,火山附近地面会出现大小不同的形变。例如,卡特迈火山1912年爆发前,它的周围,甚至十几千米外的地区,地面产生许多裂隙,向外喷灰吐气。吉布提阿法尔三角地区阿尔杜科巴火山1978年未爆发前,地下岩浆造成了这个地区100多米的突起。冰岛克拉夫拉火山1980年爆发前,火山周围曾出现过地面大幅度下沉。

火山体内发出隆隆声,不断喷气,火山顶上的冰雪消融。1980年,有两位地质学家在墨西哥的埃尔奇琼火山顶工作时,听到地下隆隆响声,提出火山将爆发,但并未引起政府和居民的注意。1982年3月28日到4月4日,这座火山果然怒吼了,100多人罹难。科托帕克希火山、鲁伊斯火山和冰岛的一些火山,爆发前都出现冰雪消融的先兆,后来又形成巨大的泥石流和泛滥的洪水。

在自然界中,生物有预测火山喷发的本领。培雷火山在1902年爆发后,从废墟发掘出来的动物只有一只猫的尸体。其它动物到哪里去了?原来,早在爆发前一个月,鸟兽大都远走高飞了。这一年,候鸟不再来岛“休憩”,而是径直飞向南美洲。岛上的留鸟在火山爆发前,发出震耳的鼓噪声,纷纷离岛飞去。草丛中的蛇也纷纷游走,去向不明。

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