超级火山大喷发

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  拥有数以千计的温泉、喷泉和泥山的美国黄石国家公园,蔚为壮观的平静表面下,却沉睡着一个巨大的“地下妖魔”,这个“地下妖魔”一旦苏醒,将可能毁灭地球上的大部分生物,它就是黄石国家公园地下的超级火山。
  
  地下妖魔的蠢蠢欲动
  
  黄石国家公园是美国最早建立、也是最大的国家公园和自然保护区,面积约220万英亩,1872年由美国总统格兰特签字同意建立。它地处美国怀俄明州的西北部,并延伸至蒙大拿州南部及爱达荷州东部(图1)。
  


  人们一直没有察觉这世界上最早建立的国家公园地下隐藏的危机。直至20世纪60年代,由于出现土地膨胀异象,专家利用红外线技术进行探测后,才发现地底下有一个大火山口,长85公里,宽45公里,里面装满岩浆,仍然活动,是世界上最大的活火山。
  从那时起,科学家们就形容黄石公园下面沉睡着一个“地下妖魔”,希望它永不苏醒。因为科学家们估计,一旦这个超级火山大喷发,其爆炸威力约相当于500万颗原子弹,爆炸声全球可闻,喷出的火山灰将弥漫全世界,天地一片黑暗,日夜不分,全球气候急速变化,冰河时期再次出现,天气将变得非常寒冷,各大洲的北部地区将会被冰川覆盖,地球上大部分生物也将被毁灭。1783年日本浅间山火山大爆发,使日本出现“冷夏”,甚至在其东北部出现“冻害”。同时,火山的喷发物:二氧化碳、二氧化硫、氢、氯、硫化氢等还会污染空气,形成酸雨,产生温室效应(图2)。
  


  自2003年7月以来,美国旅游胜地黄石国家公园开始部分对游客关闭。官方的解释是黄石湖的湖床底部隆起了一个100英尺高的大包,这个大包有2000英尺长,它很可能是一场大规模热液爆发的先兆。黄石国家公园地底下的间歇泉热液也出现异常现象,有可能会发生高温热液喷发出来灼伤游客事件。
  美国犹他州大学地震站报告称,他们在黄石国家公园南门东南9英里处的地底监测到了4.4级的地震,而美国地质勘探局的专家则承认,这次地震是“非同寻常的”,因为它的震源在很浅的地表,离地面仅0.3英里!在黄石国家公园的地底下,潜伏着一个地球上最具破坏力的超级火山。
  英国专家预测,黄石国家公园地底下的超级火山大约每隔60万年喷发一次,第一次是200多万年前,第二次爆发的时间距今130万年,而上一次喷发至今已有64万年,这下一场超级火山喷发显然比预期的时间迟了不少。美、英地质专家发出警告,黄石国家公园地底热能出现异常现象,很可能正是该处超级火山即将苏醒的先兆。
  这个地球上最具破坏力的“地下妖魔”真的会再次喷发吗?它一旦喷发将会对地球上的生物造成怎样的危害呢?
  导演Tony Mitchell以一场全球性的大浩劫为出发点,采用高科技的物理成像技术,为我们演绎了静谧安详的黄石国家公园在地底岩浆蠢蠢欲动中从预警、超级火山爆发到火山落尘的骇人的灾难过程(图3)。
  


  
  《超级火山:真正的末日》
  
  这部2个小时的纪录剧情片,运用合理的科学证据,可信的预测和顶尖地质学家扎实的研究,以戏剧手法为观众呈现大自然中最罕见且最重大的变异——超级火山爆发。
  一般都认为核战足以毁灭人类,然而,南亚海啸巨灾,提醒地震学家注意到另一个潜在危机——超级火山有爆发的危险。据专家称,尽管地球上只有少数几个地方存在着超级火山,但只要其中一个喷发,就会给全世界带来灾难。那时,天空将变暗,黑色的酸雨将毁灭地球上的大部分植物,地球将会进入一个类似核冬天的可怕境遇。
  就像影片中反映的,当超级火山出现第一个喷发柱的时候,情况似乎还能缓和;但当第二个喷发柱出现时说明,岩浆房里的容量和压力都太大,仅靠一个喷口远远不够。随着喷口的增多,火山口将被完全打开,在紧邻灾难现场的地区,除事先逃离的那些人外,其余的90%遇难;在第二区,死亡率也在10%;第三区死亡率5%;第四区3%;第五区1%。
  火山喷发可分为三个阶段(图4):
  


  首先是气体的爆炸。在火山喷发的孕育阶段,由于气体出溶和震群的发生,上覆岩石裂隙化程度增高,压力降低,而岩浆体内气体出溶量不断增加,岩浆体积逐渐膨胀,密度减小,内压力增大,当内压力大大超过外部压力时,在上覆岩石的裂隙密度带发生气体的猛烈爆炸,使岩石破碎,并打开火山喷发的通道,首先将碎块喷出,相继而来的就是岩浆的喷发。
  接着会形成喷发柱。气体爆炸之后,以极大的喷射力将通道内的岩屑和深部岩浆喷向高空,形成了高大的喷发柱。
  喷发柱下部相当于整个喷发柱高度十分之一的是气冲区。因气体从火山口冲出时的速度和力量很大,虽然喷射出来的岩块等物质的密度远远超过大气的密度,但它也会被抛向高空。气冲的速度,在火山通道内上升时逐渐加快,当它喷出地表射向高空时,由于大气的压力和喷气能量的消耗,其速度逐渐减小,被气冲到高空的物质,按其重力大小在不同的高度开始降落。
  位于气冲区上部的是对流区,占喷发柱总高度的十分之七。因喷发柱气冲的速度减慢,气柱中的气体向外散射,大气中的气体不断加入,形成了喷发柱内外气体的对流。该区密度大的物质开始下落,密度小于大气的靠大气的浮力继续上升。
  位于喷发柱的最顶部的是扩散区,此区喷发柱与高空大气的压力达到基本平衡的状态。喷发柱不断上升,柱内的气体和密度小的物质沿着水平方向扩散,被带入高空的火山灰可形成火山灰云,火山灰云能长时间飘流在空中,对区域性的气候造成很大灾害。
  最后一个阶段是喷发柱的塌落。
  火山喷发出的火山灰并不像我们在后院烧烤时看到的灰尘,它是一种岩石,表面粗糙,无孔不入,破坏性极强。它能让电子设备短路,让机器停止运转,让眼睛失明。同时它的颗粒非常小,直径只有100微米,可以通过呼吸进入人体,然后吸收肺里的水分,形成类似水泥一样的混合物,人就会被这种流动的“混凝土”活活憋死。它的密度也非常高,只要积起8英寸就能压跨屋顶(图5)。
  


  
  火山喷发的悲剧
  
  科学家们认为,地球上最后一次超级火山喷发大约是在7.4万年前,发生在印尼苏门答腊岛附近的托巴地区,如今那里仍留有一个62英里长的巨洞。据估计,那次超级火山喷发大约有1400立方英里的火山灰被喷了出来,喷出的硫酸烟雾之多遮蔽了整个地球,在长达几年的时间里,地球都处于一片如月色般的黑暗之中,阳光照不进来,地表温度骤降,生物大批死亡。据科学家估计,在那场超级火山爆发后,地球上只剩下几千人存活了下来。
  与这样具有毁灭全球威力的超级火山相比,在意大利西西里岛东岸的欧洲最高的活火山——埃特纳火山的破坏就相对集中些,但也极具破坏力。1669年3月埃特纳火山喷发,官方公报死了2万人,民间估计死亡人数逾10万;1693年9月该火山又喷发,导致1.8万人死亡;1755年再次爆发,导致大地震,远至葡萄牙里斯本亦地震。
  大西洋的属海加勒比海马提尼克岛上的培雷火山于1902年5月8日大爆发,岛上11万人有4万多人死亡,幸存者半数受伤。
  中美洲哥伦比亚鲁伊斯火山于1985年11月13日大爆发,大量岩浆和石块吞没了火山周围几个城镇,至少2.5万人丧生。一切都发生在15分钟内,彷佛这些城镇和居民从来就没有存在过。受灾最重的阿美罗镇,约有2万名居民,几乎全部被火山灰掩埋。
  超级火山的喷发不是虚构出来骇人听闻的,它的喷发难以避免,迟早有一天地底下的超级火山会苏醒过来。在超级火山爆发的情况下,地球上没有任何安全的地方可以藏身。
  黄石公园,一个能触摸到地球脉搏的地方,一个能感受到原生态野生气息的地方,也是一个很可能引发全球灾难的地方。如果美国黄石国家公园地底下的热能异常现象真是另一场超级火山大喷发前的先兆,那么人类也许已到达有史以来最大灾难的边缘。
  
  链接:火山喷发的类型
  
  1.冰岛式喷发:属典型的裂隙式喷发,大量易流动的岩浆比较宁静地沿断裂或断裂带溢出,形成表面平坦的熔岩台地,熔岩高原(图6)。
  


  2.夏威夷式喷发:多为中心式喷发,以黏度低、冲液状的熔岩宁静式溢出喷发为主,有时似洪水泛滥,形成宽广、平坦的盾火山。还有一种较少的现象:熔岩积聚在火山口里形成湖泊,盛满即从缺口处溢出,顺坡而下,遇冷便凝固了(图7)。
  


  3.斯特隆博利式喷发:以意大利的斯特隆博利火山喷发为代表。熔岩时而溢出,时而以喷发形式出现。某些喷发出的熔岩黏度中等,流动缓慢,因而形成锥体。这些火山同时也喷出固体物质,它们的形状大小各异,大的称“火山弹”,是多少已经固化的岩块;最小的则称“火山灰”(图8)。
  


  4.武尔卡诺型喷发:喷发以明显的爆炸形式出现。黏稠的熔岩和通道中的岩石被炸得粉碎,在天空中形成大量浓烟,可高达数十千米。菲律宾的皮拉图博火山喷发就属于武尔卡诺型火山喷发。该火山在沉睡6个世纪之后,于1991年爆发。
  5.培雷式喷发:其特点是喷发以极为猛烈的形式出现。由于熔岩很黏稠,在升到地表时不能流动,于是结成圆顶(也称“针头”)而阻塞通道。受阻的气体压力越升越高,终于爆炸。它把圆顶炸开,或是沿着山侧的横向裂隙逃逸。炽热的气体同固化的岩浆块和火山尘混在一起,形成滚烫的气流,把整个山谷吞没(图9)。
  


  6.普林尼式喷发:岩浆黏度大、爆发强烈,火山碎屑物常达90%以上,其中围岩碎屑占10%~25%,喷出物以流纹质与粗面质浮岩、火山灰为主,分布较广,伴有少量熔岩流或火山灰流。由于爆发强烈及岩浆物质大量抛出,常形成锥顶崩毁的破火山口。意大利的维苏威火山喷发即为典型的普林尼式火山喷发。
  7.超武尔卡型喷发:和水蒸气爆发一样,几乎是无熔岩物质的爆发式喷发所形成的火山。由于喷发只有喷发物质而无熔岩,因此喷发物质是在冷却状态下喷出的,偶尔在炽热状态下喷出。其特点是出现大量的基底火山碎屑,有时可达75%~100%。日本的磐梯火山1888年的喷发即为典型的超武尔卡型喷发(图10)。
  


  


  8.斯卢茨依式喷发:1963~1967年,冰岛南近海不停地火山喷发,产生出一个名叫斯卢茨依的小岛。火山活动的前半个时期,在浅海海底的一个火山口以反复爆发式喷发为特征,后半期当玄武质岩浆与海水接触时又发生爆炸,产生大量的细粒原质物质(火山灰),这种由岩浆到水蒸气再到岩浆的爆发类型即为斯卢茨依式喷发(图11)。
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