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第1章

040105神奇的火山-刘嘉麒-第1章

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  刘嘉麒:中国第四纪研究委员会主任,中国火山学会副理事长。中国科学院地质与地球物理研究所研究员 

  主讲内容 

  提起火山,大家都很熟悉,那就像地壳在爆炸,大地在轰鸣,它会给人类带来一些灾难,同时也可以给社会创造许多的财富。什么是火山?火山就是地下的岩浆喷到地表以后,有的喷到高空再落下来,有的从地面流出来,在喷出口附近,或者在它流动的渠道,冷凝后形成各种形态的堆积物。所以谈到火山,它总是跟岩浆有着密切关系。火山有各种形态,各种喷发方式,有活火山,有死火山,介于活火山和死火山之间,还有叫休眠火山的。 

  另外还有一个泥火山,最著名的泥火山是美国的黄石公园。 地球上,不光在陆地上,在海洋里都有火山, 在其他星球上也有火山。那么我们中国有没有火山,有哪些火山?中国由于近五十年来,几乎没有火山喷发,所以很多人感觉中国好像没有火山似的,其实中国在历史上也是个多火山的国家,特别在东部地区。中国有没有活火山? 根据现在研究的情况,至少还有十来处火山是活火山。大家会问,为什么地球上会有这么多火山喷发?这是一个很大的科学问题, 现在还有些问题没有搞清楚。但是经过多年的研究,很重要一点就是由于板块运动造成的。地球上分了很多的板块,板块之间互相运动和互相作用,一个板块插到另一个板块下面,就在俯冲的地方温度增高, 把地壳下面的东西熔融了,以后随着压力和温度的增高,慢慢地这个岩浆就往上升,喷出地表。讲了这么多的火山,火山到底有什么用处和什么灾害?这是很重要的。 

  我认为,它给人类社会造成的好处大于它的害处,它的好处,第一个是它可以给人类创造一些土地资源,除了土地资源,就是矿产资源,所以火山喷出来的东西几乎都有用。还有就是很多的矿产跟火山喷发有关系,大家要是比较感兴趣的就是宝石了,有些宝石就是火山喷发出来的;再说一说火山灾害。世界上有十大自然灾害,其中就有火山,火山好像排在第六位,有记录的世界上最大的火山灾害是印度尼西亚的坦博拉火山喷发,这一次火山喷发使得九万二千人死亡。所以火山喷发造成的人员伤亡和财产损失是很严重的。 最后想谈一下火山怎么监测,怎么预防它。 

  如果说地震灾害很厉害,而且到目前为止还不能很好地预测地震灾害,因为地震有两个参数,时间和空间都不定。火山基本上有一个参数,就是它的空间基本能定,一般很少在一个没有一点关系的地方冒出火山来,所以它的空间位置大致能定,但是时间没法定,通过观测可以对火山的活动和爆发做出比较科学的准确预测。 

  《神奇的火山》 (全文) 

  大家好,我今天给大家讲的是《神奇的火山》。提起火山,大家都很熟悉,那就是地壳像在爆炸,在轰鸣,它会给人类带来一些灾难,同时也可以给社会创造许多的财富。大家最熟悉的可能是意大利的火山喷发,公元79年的火山喷发把一个庞贝城埋在火山里头,一些市民死在水深火热之中,后来这个城市又被发掘了 。所以火山喷发会给人类带来很多灾难,同时也能给人类创造许多的财富,我今天就想在这方面给大家做个简单的介绍。 

  什么是火山呢?火山就是地下的岩浆喷到地表以后,有的喷到高空再落下来,有的从地面流出来,在喷出口附近,或者在它流动的渠道,冷凝后形成各种形态的堆积物。但大部分火山是圆形,锥形,盾形。所以谈到火山,它总是跟岩浆有着密切关系,并且有一定的通道。19世纪西方有个著名火山学家叫乔治.斯克洛珀说过,假如卖牛奶的小女孩相信月亮是一个大奶酪,那么天文学家就会想象我们地球是个凝缩的星云,化学家就猜它是由铝和钾化合的球,矿物学家说它是个巨大的晶体,而动物学家说地球是个巨大的动物——一个有生命和热的物体,火山是它的鼻孔,岩浆是它的血液,地震是它的脉搏,这是对火山的一个比较形象的比喻。 

  当初人类对火山认识有个过程。在西方,研究最早的是地中海沿岸国家,特别是意大利, 地中海有好多火山喷发,当时老百姓不知道火山是怎么回事,认为是一种神火,就以为是地下的火神在作怪,把它作为火神来看待。 而东方和西方对火山有着截然不同的认识。 我们中国,古代关于火山和地下焰火现象的一些记载,实际上不是火山喷发,大部分是地下的煤层自燃,或者是天然气自燃后冒出的火。由此看来,早年西方把真的火山当成了火神,我们把不是火山又当成了火山。 

  这是真正的地球形态,地球现在就是这样。整个地球从本质上来说是岩浆形成的。岩浆有的是喷出了地表,有的没有喷出地表,喷出地表的岩浆就形成了火山,没有喷出地表是另一些岩浆岩。所以火山作用是一种很重要的地质作用,在地质作用当中,只有火山作用,从地球深部,也就是从地幔到地壳,一直到地球的表层,到大气圈,甚至说平流层也受火山作用的影响。所以火山喷发是自然界中一种非常重要的自然现象和地质作用。 

  在实际生活当中,或者在一些资料上,我们会看到很多各种形态的火山。火山的形态与喷发的方式有关系,而喷发的方式又与岩浆的成分和所处的地质背景有关,也就是说看它在什么样一个地质条件下喷发的,喷发的方式不一样,最后形成的火山形态也不一样。 

  下边就看看有哪些岩浆成分。 地下的岩浆主要是由硅、铝化合物形成的,它的主要成分就是二氧化硅、三氧化二铝这些成分,当然还有很多种成分了。由于硅的含量不一样,通常在学术上分成酸性的,中性的和基性的岩浆。 二氧化硅含量高,酸性就强;二氧化硅含量低,基性就比较强。 二氧化硅含量的多少决定着岩浆的粘稠度,二氧化硅一多,岩浆就特别粘,粘就不容易流动,它把一些气体都裹在里边,一旦爆发,爆发力就特别强;要是二氧化硅含得少,里面含其他金属,铁、镁、钙这些金属含量比较多的时候,岩浆就比较稀,流动性就比较强, 爆发力就不强了,从而决定了好多不同类型的火山喷发。 火山喷发的方式大部分是中心式,还有裂隙式。中心式就是中间有一个火山口,从火山口喷发,这样的火山喷发通常比较强烈,有时称爆发,最后形成火山的那样形态,若多次喷发就形成复合型火山;还有的是火山锥不很明显,火山口却比较明显,就像现在看到的。 

  火山喷发除了中心式 ,还有裂隙式,就是地球表面上有裂缝,像这个就是 一个裂缝,岩浆从这里冒出来了,形成一条火线,有时候看上去很漂亮,岩浆沿着裂缝流出来,就像钢水从炼钢炉里放出来,红彤彤的。如果看火山喷发, 在晚上看特别壮观,那是火海,像火的海洋一样。 其实在自然界很多作用是很复杂的,也有中心式和裂隙式相结合的,你看这个,沿着这条线是一个裂隙式喷发;在这条线当中,又一点一点的,它又是中心式的,这就是把中心式喷发和裂隙式喷发结合到一起了。那么有的岩浆刚刚拱出地面,就是像我刚才说的那样基性的,二氧化硅含量比较低的,它拱出来就形成盾状火山,这就是基性岩浆喷发了,这种岩浆流动性非常强,整个就成了一个岩浆的海洋。 在夏威夷考察时候,晚上看特别壮观,就是这种情况。 

  火山有各种形态,各种喷发方式,有活火山,有死火山,介于活火山和死火山之间,还有叫休眠火山的,也就是说这个火山是活火山,但是最近它没有喷发,处在一种比较静止的状态,可是静止状态并不等于它不活动,只是没有喷发就是了,所以有的时候就把它叫休眠火山。对于活火山各国对它辨别的标志不完全一样,火山多的国家,比如像印度尼西亚、日本这些国家,它们有的时候把两千年以来喷发过的火山称为活火山,但是从全球对活火山考虑的话,大致在一万年以来还有过一次喷发的这种火山,都可以列入活火山范畴里头。我们国家,在座的可能也觉得,好像没听说哪儿有火山喷发,其实就是新中国成立以后也还有过喷发,比如1951年在昆仑山就有过喷发,但是那儿是无人区,四千八百多米多高的地方没人去,当时是修青藏铁路的工人听到了声音,看到喷发的状态,后来新疆日报报道了此事。后来我们去考察 那儿确实有一群火山在那里。所以活火山就是在可预见的未来,还能喷发的火山,或者在过去的几百年、几千年、甚至一万年以来,有过喷发的火山都算活火山。 

  那么死火山就是在可预见的未来,不可能有喷发活动的这种火山,或者在过去很长的时间里,它也没有喷发过,这样的火山就称为死火山了。那么处在中间静止状态的,就称为休眠火山。 

  这里顺便提一下,还有一个泥火山,因为最近,特别是去年, 有些新闻界炒得比较多,我把这个事情跟大家说一下,就是泥火山,从科学含义上它不属于火山的范畴。所以叫泥火山,顾名思义,第一是它有泥,就是它喷发的全是泥,然后形成的形态又像火山,根据这两条就把它叫泥火山,应该说名字并不坏,可是从科学上来讲,火山必须有岩浆,而且必须有岩浆通道,有活动的机制,那它不具备这一条。泥浆不是岩浆,它们大部分形成于含水层, 像有地下水,有沼泽这些地方,这些地方又有很多的油气藏,当油气藏的气压达到一定程度的时候,就可以从地下爆发出来,然后就把这些泥浆流出来。我们国家有两处泥火山,一处在新疆独山子和乌苏市的白杨沟,另一处在台湾高雄。你看这个火山锥也是很好看的,但是都是泥浆。为什么能燃火呢?因为地下有沼气,冒出来你一点火,就能够把它点着了。 

  最著名的泥火山像美国的黄石公园,黄石公园是一个大的火山区,但在这个火山里头也有一些泥火山,像这个就是泥火山,这个喷泉大致有是隔一小时或者几小时喷一次,或者是隔几十分钟喷一次,是一个很壮观的景观, 喷得非常高,喷出的水柱能有几百米高的,但是你看是喷气,水是很凉的,不是热的。这都属于泥火山范畴,因为它没有岩浆参与。所以,大家在讨论泥火山的时候,不要把它跟火山混起来。 

  地球上,不光在陆地上,在海洋里都有火山。 在其他星球上也有火山,星球上的火山,在这个太阳系的星球,实际上只有地球和木星才有活动的火山,像金星和火星它们比较年轻,但是那里的活动火山都停止了;月球虽然是地球的卫星,但它很老,月球上的火山在四十多亿年前就停止了,现在在太阳系星球当中,只有地球是火山活动最强烈,最频繁。 

  海洋中也有很多的火山喷发,根据近五十年来的统计,从陆地到海洋,每年全球平均有50次左右火山喷发,因为有的是在海底,有的是在山区,能被人们感知的火山喷发并不是很多的。 这个显示的是夏威夷群岛,这个群岛全是火山喷发形成的。 

  那么我们中国有没有火山,有哪些火山?中国由于近五十年来,几乎没有火山喷发,所以很多人感觉中国好像没有火山似的,其实中国在历史上也是个多火山的国家,特别在东部地区,像这个图上这些红点,都是火山分布的地区,东部沿海地区,尤其是东北,还有青藏高原,火山活动还是很强烈的,应该说中国东北和东南沿海地区,当初火山活动不亚于当时的日本;在地质历史上,当时的海峡两边,火山活动应该说是旗鼓相当的,只是后来大陆这边比较减弱了。 中国既然已经好长时间没有火山喷发了,中国有没有活火山? 根据现在研究的情况,至少还有十来处火山是活火山,我给大家数一数,从北边来,最著名的像五大连池, 这是我们国家非常有名的一个火山区,最近都申报世界地质公园了,那里的火山形态、地貌形态非常标准,也非常壮观,号称火山博物馆。然后在大兴安岭这块,这块目前没有历史记载,但是从火山的地貌形态和岩石状况看,说是有活火山也应该没有问题。再往下来到了镜泊湖,那里有块地方叫地下森林,就是火山喷发形成了很多的火山口,火山口里长满了树,阴森森的,火山口很深,有的四百多米深,那你下去的话,再上来是很难的;那里树长得很旺盛,长得也特别高也特别密,从山顶往下看,就好像地下有森林似的。再就是长白山,在长白山西边的吉林省辉南和靖宇那一带,那里的火山也特别多;再往南来,就到了台湾和海南岛,然后是腾冲,再就到了青藏高原,像西昆仑那儿有个阿什库勒盆地,阿什库勒盆地有好多的火山。这是我们国家最大的火山 — 长白山,这是卫片,从空中看天池火山,中间是长白山天池火山口,这是很著名的天池了,天池的水深三百七十三米;这是北朝鲜那边,长白山是国际山,有一半在我们这边,一半在那边,我倒是还算有幸到它们那边去考察过,这个就是它们那边火山的状况,它们那边山下大约有五十公里远是光秃秃的,这对我们搞地质的是比较有利的,能看到很多东西,我们这边一下了山就是森林,不到河沟里去的话,一般很难看到一些喷发物的。这就是朝鲜那边,是火山在地面上表现的一些状态。 

  大家会问,为什么地球上会有这么多火山喷发?这是一个很大的科学问题, 现在还有些问题没有搞清楚。但是经过多年的研究,很重要一点就是由于板块运动造成的。地球上分了很多的板块,板块之间互相运动和互相作用,一个板块插到另一个板块下面,就在俯冲的地方温度增高, 把地壳下面的东西熔融了,以后随着压力和温度的增高,慢慢地这个岩浆就往上升,喷出地表;火山也是在地球表面一些薄弱的环节喷出来,哪块有裂缝,哪块就比较脆弱,它就从那冒出来。反正什么事都是找软的欺负,火山也是这样。在大洋里,好多的岛屿都是火山喷发形成的,有的火山喷发以后还没露出水面 就没成陆地,一旦露出地表就成岛了.夏威夷那块是一个很典型的火山活动带。 

  讲了这么多的火山,火山到底有什么用处和什么灾害?这是很重要的。我可以这么说吧,不是因为我做点这方面工作才吹捧火山,好像任何事物都具有双重性一样,火山在自然界当中有好处,也有坏处。首先我给大家讲讲它的用处,就是评功摆好吧,说一说火山有什么好处。在我看来,火山跟地震是孪生的兄弟,就是有火山的地方基本上都有地震,但是有地震的地方不一定有火山,这一点反过来是不对的,但是地震到目前为止,还没有研究出来它到底有什么好处,有什么用处,我想这可能也是个问题,因为不可能一件事情只是一面性,但是据我知道,好像地震目前没有什么用处,将来也许应该能找出它有用的一方面,否则它就是单一性的,就不是双重性的。但是火山不是这样, 我认为,它给人类社会造成的好处大于它的害处,它的好处,就是它有用的地方,我大致列了这么几条:第一个是它可以给人类创造一些土地资源,这个土地资源的,我就像刚才说的,像夏威夷岛全是火山喷发出来的,那现在就

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