湯加火山很遠,中國火山很近

前幾天湯加海底火山爆發,引起廣泛關注

我國乃至全球氣候是否受到影響?

中國是否有火山爆發的可能?

地理君1月18日中午在中科院地理所

採訪了火山地質與第四紀地質學家

中國科學院劉嘉麒院士

一起聽聽他的專業見解

湯加火山很遠,中國火山很近

劉嘉麒,火山地質與第四紀地質學家,中國科學院院士

中國科學院地質與地球物理研究所研究員、博士生導師

代表作有《中國火山》和《中國第四紀地質與環境》

地理君:

這次湯加火山噴發屬於什麼水平?

劉院士:

這是30年來規模最大的火山噴發。上個世紀僅僅發生過兩次規模相當的火山噴發,一次是1991年菲律賓皮納圖博火山噴發,一次是1980年美國聖海倫火山噴發。這次的火山噴發估計達到5級,是從海底噴發,經過了海水的吸附後,火山灰依然到達了20公里的高空,所以能量是很大的。

地理君:

湯加火山還會進一步大規模噴發嗎?

劉院士:

14號至今,從海面上看,湯加火山已經噴發了好幾次。它的噴發是間歇性的,還沒有結束,持續地在釋放能量,所以再次大規模噴發的可能性比較小。

地理君:

對中國有影響嗎?

劉院士:

湯加距離中國有上萬裡,距離較遠,再加上中國受島弧保護,例如日本的島弧,只有浙江一小部分、臺灣和海南暴露在外,所以影響較小。

地理君:

這次火山噴發造成了什麼直接的危害?

劉院士:

火山噴發通常伴隨著地震,這次還引發了海嘯,對湯加乃至紐西蘭都有波及。火山噴發破壞了海底電纜,也對磁場造成了影響,所以湯加的有線、無線通訊一度中斷。另外,火山噴發釋放的火山灰和一些有毒氣體可能也會對當地人的安全造成威脅。

地理君:

火山噴發,對氣候會產生影響嗎?

劉院士:

對氣候可能會有影響。火山噴發出火山灰及氣溶膠,進入到平流層,可能會遮蔽一定的太陽光,令地表變冷,這就是“陽傘效應”。但是,火山噴發釋放出熱量及溫室氣體,又可能會造成增溫,所以要具體情況具體分析。不過從目前湯加火山的噴發量來看,不至於對全球氣候造成明顯的影響。

地理君:

近年印尼、夏威夷發生火山噴發,再加上最近的湯加火山,地球是不是處於火山的活躍期?

劉院士:

這個在學界的觀點不完全一致,但我認為現在地球正處於一個構造活躍期,有火山噴發是很正常的。

地理君:

中國有哪些活火山值得關注?有沒有噴發的可能?

劉院士:

一般來說,全新世,也就是最近一萬多年裡沒有噴發過的火山屬於死火山,噴發過屬於活火山。而活火山在噴發過後,可能迎來長期的靜止,便是休眠火山。東北的長白山、雲南的騰衝火山群、臺灣的大屯火山群都是活火山,有噴發的可能,其中長白山和大屯火山群都是比較活躍的。

地理君:

遠古時期的幾次生物大滅絕會否與火山噴發有關?

劉院士:

地球上曾經發生過一些規模、範圍巨大的火山作用,有些可能達到上百萬平方公里。地球上發生過多次生物大滅絕,像是二疊紀生物大滅絕、恐龍滅絕等。關於滅絕的原因有不同的觀點,例如隕石說,但我認為火山爆發是一個重要因素,很可能是大規模的火山爆發,引起大環境氣候變化,令生物死亡,或者釋放出有毒物質汙染了水源,導致大量生物滅絕。峨眉山在古生代晚期(約2。3億年前),也發生過大規模的火山噴發,形成了面積超過50萬平方公里的玄武岩,可能就是當時生物大滅絕的原因。

火山爆發,威力如此巨大

它還有些什麼奧秘呢?

地理君給大家科普一下

火山為何要噴發?

雖然我們腳踩著厚實堅硬的大地

但其實從整個地球的宏觀角度來看

這不過是一層薄薄的岩石覆蓋層:地殼

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地球結構示意圖 圖自地震科學專業知識服務系統

上地幔上部、地殼之下

有一層部分熔化的熔融層

稱作軟流層

是火山噴發時岩漿的來源

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根據板塊構造理論

地球上的各大板塊都是在半熔的軟流層上

緩慢地漂移

既包括大陸地殼,也有海底的大洋地殼

湯加正是位於

太平洋板塊和印度-澳大利亞板塊俯衝邊界上

這裡有一個深約10900米

深度僅次於馬裡亞納海溝的湯加海溝

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軟流層的熔融物質到了板塊匯聚處

再遇到內部壓力

例如一個板塊向另一板塊俯衝

擠壓岩漿,使其上湧

熔融物質就會從地殼薄弱處衝出

日本、印尼等島弧的火山就是這樣形成的

世界上許多火山帶也都與地震帶、斷層帶吻合

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海底火山作用示意圖 圖自《中國國家地理》2002年02月

而根據壓力大小的不同

熔岩可能從火山口平緩地流出

也可能形成爆發、噴射

並將大量氣體、火山灰、碎屑拋射到大氣裡

甚至可能影響到大範圍的天氣和氣候

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火山噴發示意圖 圖自《中國國家地理》2016年09月

此次湯加火山噴發規模很大

保守估計達到了VEI 5級

——5級和5級以上的強烈火山噴發較為罕見

200年以來一共只有11次

其中5級6次、6級4次、7級1次

上一次這麼大的火山噴發

是1991年菲律賓的皮納圖博火山

釋放出大量的二氧化硫進入平流層

減少了地表接收到的陽光

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1991年菲律賓皮納圖博火山噴發後,天昏地暗

上個世紀,全球一共也就兩次這麼大的火山噴發

不過這次湯加火山噴發發生在數千米深的海底

過程中大量物質受海水吸附、溶解

減弱了此次火山噴發可能對氣候造成的影響

不過即使是這樣

噴發物也已經達到了20公里的高空

進入了平流層

可見湯加火山噴發的能量有多大

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湯加火山噴發的衛星影象

火山噴發,一定是浩劫嗎?

太平洋島國湯加洪阿哈阿帕伊島

(Hunga Tonga-Hunga Ha‘apai)

位於太平洋板塊與印度-澳大利亞板塊俯衝邊界上

20世紀以來,這裡發生過4次記錄在冊的噴發

分別發生在1912年、1988年

2009年和2014-2015年

在2021年12月20日起

當地火山活動再次噴發,隨後活動起伏

直至2022年1月14日,火山活動進一步升級

至此湯加發出了正式的火山與海嘯預警

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湯加火山爆發前後對比,圖自中國氣象愛好者

整個太平洋處於海嘯警戒狀態

日本、美國、加拿大、紐西蘭、斐濟、薩摩亞

萬那杜、澳大利亞和智利均釋出海嘯預警

這次火山爆發引發了一次相當於5。8級的地震

琉球群島北部的奄美大島錄到了1。2米的海嘯波

美國加利福尼亞沿海出現了顯著的海嘯增水

在南美沿岸的秘魯更是造成了2人遇難

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2022年1月16日,日本高知縣受湯加火山噴發後潮位變化影響 多地港灣共計有19艘漁船傾覆或沉沒

湯加是透過來自斐濟蘇瓦的海底電纜獲得網路

火山爆發造成了海底光纜損壞中斷

湯加在16日曾一度失聯

同時火山爆發導致地磁場發生特殊的變化

火山灰帶靜電,會干擾無線電通訊

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湯加全境面臨海嘯、暴雨、洪水和強風威脅

火山灰會對當地和受到波及的地區的居民生活

產生直接的影響

堆積在建築屋頂的火山灰,可能使建築產生裂縫

還可能汙染當地水源,形成酸雨

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火山爆發噴射出的大量火山灰、氣液體

形成氣溶膠進入平流層

需要幾個月甚至數年才能沉降到地面

它們會長期遮蔽陽光

類似一把隱形遮陽傘籠罩在地球頭頂上

自然氣溫就會降低

這就是所謂“陽傘效應”

1815年的坦博拉噴發

是19世紀以來的最強火山噴發

在其後的1816年

歐洲、北美出現了“無夏之年”

1991菲律賓皮納圖博火山噴發

造成全球平均氣溫在兩年內

比以往平均冷上0。5攝氏度

不過,要造成這樣的氣溫變化

一般需要VEI 6上端或者VEI 7

甚至更強的火山噴發

目前看來湯加火山並未達到這樣的規模

另外,火山噴發會釋放大量溫室氣體和熱量

有時也會導致區域性的增溫

這和“陽傘效應”相結合

就使得周邊氣溫出現區域性差異

但總體看這次噴發對全球氣候無明顯影響

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此次火山爆發二氧化硫濃度與總量,目前認為總量為40萬噸 資料來源:哨兵5號衛星

雖然沒有直接的全球氣候影響

火山或會間接地影響氣候

火山噴發點在ENSO監測區附近

也可能透過陽傘效應影響輻射強度

導致當地變冷並促進厄爾尼諾發展

也許會部分抵消火山的陽傘效應區域降溫

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此次火山爆發對中國影響較小

中國沿海海域於16日監測到海嘯波

其中浙江石浦站最大海嘯波幅約20釐米

其餘潮位站海嘯波幅均小於15釐米

中國距離湯加較遠

而且中國受到許多島弧的保護

中國只有浙江一小部分以及海南、臺灣暴露在外

截至目前,未對中國沿岸造成災害性影響

然而,湯加火山噴發還在繼續

在湯加的當地人以及華人朋友

目前正處在比較困難的境地

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我國各地氣象站受到火山噴發衝擊波影響時記錄的氣壓變動(單位:hPa) 圖自中國氣象愛好者

火山,雖然給人類帶來危害

但它作為自然界的組成部分,沒有好壞之分

地球現在的樣子就是地質活動的結果

沒有地質活動,就沒有高山、大海

沒有豐富多彩的地形地貌

在地球的形成過程中,火山起了很大的作用

地球表面的沉積岩、變質岩

都是由火成岩提供的

而火成岩則是火山作用形成的

發生在海底的火山噴發

噴出物很多時,堆成的火山錐高出了水面

形成新島

可以說,火山作用

是星球上存在生命的一種象徵

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湯加風光

岩漿噴發時的岩漿源水

攜帶有氯、溴、碘、碳、硼和氮等元素

它們隨著水迴圈

源源不斷地向海洋輸送著鹽分

所以能使海水中的鹽度在過去幾百萬年期間

都比較恆定

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內蒙古的烏蘭哈達火山

火山作用能給我們帶來很多財富

美麗的寶石、肥沃的火山灰都是自然的禮物

火山還會塑造美麗的旅遊景觀

不管是長白山的天池、五大連池

夏威夷火山、富士山

還是火山湖、瑪珥湖、熔岩堰塞湖

都是地質活動造就的奇妙景色

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廣東湛江湖光巖,典型的瑪珥湖

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全球2/3的火山集中分佈在環太平洋邊緣

從印度尼西亞、菲律賓、日本

到庫頁島、阿拉斯加、落基山脈、安第斯山脈

稱作“火鏈”

火鏈上的火山運動造就了許多島嶼

像是夏威夷群島、復活節島

其中在全新世,也就是最近一萬多年裡

沒有噴發過的火山屬於死火山

噴發過的就是活火山

而活火山在噴發過後可能迎來長期的靜止

便是休眠火山

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過去一萬年裡的火山活躍記錄圖

湯加的火山離中國遙遠,影響很小

火山活躍帶也並不直接位於我國

但中國的火山可不少

只是因為我們沒經歷過國內的火山噴發

所以對國內火山往往印象不深

儘管近年沒有大規模噴發

但中國的活火山不少於10處

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中國火山分佈圖 圖自地震科學專業知識服務系統

長白山就是一座活躍的火山

經多次火山噴發而形成

最早是200-300萬年前第四紀的噴發

塑造了天池底部的火山通道

後來在約1000年前發生過大噴發

為全球2000年以來規模最大的一次

塑造了玄武岩臺地、火山錐、河谷等地貌

噴發威力之大,甚至將火山灰遠揚日本

令朝鮮東北部天地變色、井水沸騰

就算放眼全世界的火山

長白山也算得上非常活躍了

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長白山天池是一個火山口 科學家認為,長白山未來有可能再次噴發

雲南騰衝,受青藏高原板塊擠壓影響

這裡也形成了不少火山

1000多平方公里的大地上聳立著97座火山

不過由於它們“沉睡已久”

覆蓋著鬱鬱蔥蔥的植被

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騰衝的休眠火山

唯有那些裸露在外的五、六邊形稜柱

訴說著火山噴發的故事

——那是火山熔岩遇冷後形成的火成岩

這裡不僅美景紛呈,還有豐富的地熱資源

騰衝的界頭鄉溫泉遍佈

而且溫度很高,部分泉池甚至翻滾沸騰

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多邊形的稜柱

我國臺灣北部的大屯火山群

則位於先前提到的太平洋火鏈上

範圍廣大,北至臺灣島最北端的富貴角海岬

南抵臺北盆地北緣

保留了完整的火山地形

著名的北投溫泉也拜此所賜

被譽為“臺北後花園”的陽明山

也是大屯火山群的一部分

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美不勝收的陽明山

大屯火山群由16個火山噴發口形成的山體構成

其中七星山一帶的大、小油坑

是火山最直觀的體現

是火山的噴氣孔

持續噴吐著濃煙,溫度可達120℃

氣孔周圍還形成了硫磺結晶

說明火山比較活躍,有可能噴發

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陽明山大油坑的硫磺噴氣口

圖自中國國家地理推薦之旅系列圖書《臺灣》

雖然有生之年大概不會遇上火山的暴怒

也不必因一次火山爆發危言聳聽

但相較以億年為單位的地質運動

人類實在過於渺小而短暫

在大自然面前

應時刻保持著敬畏之心

話題

你見過火山嗎?有什麼深刻的印象?

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