火山——火神武尔卡之怒

中科院物理所今天

以下文章来源于中科院地质地球所，作者Redlichia

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大地震动，雷声轰鸣，伴随着阵阵闪电与烟尘，炽热浓烈的岩浆和空气中令人窒息的硫磺味，来自远古时期的巨神仿佛要破土而出。灰尘笼罩了天空，烟尘覆盖了大地，滚烫的岩浆袭来，人们四散奔逃，仿若世界末日。

火山熔岩流

火山爆发与闪电辉映

这，就是火山爆发。在古罗马时期，人们惊讶于大自然的威力又无从解释，因此将这种山在燃烧的现象归因于火神武尔卡（Volcano）发怒，于是意大利南部地中海利帕里群岛的武尔卡诺火山由此得名，同时英文中也有了火山的正式名称——Volcano。

古希腊火神武尔卡（Volcano）

就在一个多月前，2月16日意大利的埃特纳火山东南峰火山口开始了一系列喷发活动。大面积的火山灰进入大气层，多个临近城市已经进入紧急状态，大量涌出的火山灰也会对居民和环境产生很长时间的影响。埃特纳火山也是目前欧洲最活跃的火山，从2019年开始就陆续有火山活动产生。

(最新埃特纳火山资讯：https://www.volcanodiscovery.com/etna/current-activity.html)

活跃的埃特纳火山在近期喷发

由于人们对火山研究水平的提高，对于火山喷发的预测和火山灾害的防治相比过去已经做到了很好的水平。很多人对于火山最初的认识很可能是庞贝古城这个神秘又凄美的名字，这个被火山灰覆盖的意大利南部繁华的小镇。

这座小镇是当时古罗马第二大城，经济繁荣，生活富庶，庞贝城内至今可见那巍峨的太阳神庙、恢弘的大剧院、雄伟的斗兽场以及当时最新的蒸气浴室和众多娱乐场所，无一不展示着当年那商贾云集、欣欣向荣的场景。而依傍着维苏威火山，也使得这座小镇有着肥沃的火山灰、火山石以及地热温泉和坚硬的熔岩基地。但由于当时地质学科尚处于萌芽阶段，人们对于活火山、死火山的认识并不全面。在公元初，著名的地理学家斯特拉波根据维苏威火山的地形地貌特征，断定它是一座死火山。当时的人们相信了他的论证，于是在维苏威火山脚下，短短十几年的时间里，渐渐覆盖上了绿油油的庄稼和各式果园，庞贝小城也成为了繁华的代名词。但就在公元62年2月8日，一次强烈的地震袭击了这一地区，也为十几年后的武尔卡之怒——维苏威火山的爆发埋下伏笔。

就在公元79年8月24日这一天，维苏威火山突然爆发。厚约5.6米的火山灰将庞贝古城永远地留在了那个夏季。

庞贝古城复原图

维苏威火山喷发假想图

这场突如其来的灾难不仅仅代表着一个繁华的覆灭，也引起了地球科学尤其是对火山研究的进步。随着地球科学的不断发展，现在对于火山活动情况的分类越来越清晰和准确。

火山根据活动情况可以分为三类：活火山，指仍在活动或有周期性发生喷发活动的火山。世界上著名的活火山非常多，例如前面提到的维苏威火山、爪哇岛上的梅拉皮火山。死火山是指史前曾经喷发，但有史以来一直未活动的火山，这类火山有的尚能保留火山喷发的遗迹，像我国山西大同火山群就仍保留着许多火山锥，是著名的死火山遗迹。另外还有一类休眠火山，指有史以来曾经喷发过，但长期以来处于休眠状态的火山。此类火山保存有完好的火山锥形态，具有火山活力，但尚不能断定其是否还会喷发。像我国著名的长白山，曾于1327年和1658年两度喷发，此前也有过多次活动。然而近期没有喷发活动，但从山坡上的一些喷气孔中仍经常喷出高温气体，故归类为休眠火山。

但需要注意的是，这三类火山之间是可以相互转换的，另外，不同的国家根据自己的国情也会有不一样的定义。例如国际上将近一万年来有过喷发活动的火山定义为活火山，但日本由于存在太多活跃的火山，故将近两千年来有过喷发活动的火山才列入为活火山。因此，其最著名的景点之一富士山虽然在1707年有过喷发活动，但休眠至今，因此被列为休眠火山。

维苏威火山

长白山天池

富士山脚下

据不完全统计，世界上已知的死火山约2000座；已发现的活火山共523座，其中陆地上有455座活火山。而火神武尔卡的家乡意大利就分布着许多十分活跃的活火山，如今正在喷发的埃特纳火山就在庞贝古城的不远处。虽然没有重复庞贝古城的悲剧，但在这十次火山喷发中，大量的火山灰沉积到火山附近的村庄城镇。在喷发过程中，多次火山喷发产生数百米高的熔岩喷泉，对附近居民的生活造成了很大的影响。

同样令人印象深刻的还有2010年初冰岛南部的艾雅法拉火山的两次接连爆发。这次艾雅法拉火山的喷发地点位于冰岛首都雷克雅未克以东仅125公里。滚烫的岩浆同时融化冰盖引发洪水，致使附近约800名居民紧急撤离。当然，除了喷发引起的大洪水、冰泥流等灾难，火山喷发导致大量的火山灰漂浮在空中数月不散，据当时的报道，冰岛火山灰持续南下，影响了北欧乃至整个欧洲的空中交通，并使得当年欧洲空运成绩并不理想。

埃特纳火山与山脚下的卡塔尼亚

艾雅法拉火山与覆盖的冰川

当然，由于这样剧烈的火山喷发对人类正常生活会造成巨大影响，所以通常备受关注。但实际上，受岩浆性质、地底压力、火山通道形状等众多因素的影响，火山喷发可以分为很多类型。如裂隙式喷发，主要表现为岩浆沿着地壳中狭长断裂溢出地表，喷出物通常为基性玄武岩熔浆并形成厚度稳定、覆盖面积广的熔岩被，而火山灰等碎屑物较少。但这种喷发类型通常出现在地质历史时期，大陆地壳还较薄的时候。例如现在可见的世界上最大的玄武岩熔岩被是印度的德干高原，中国比较著名的为西南川、滇、黔交界的二叠纪峨嵋山玄武岩和河北张家口第三纪汉诺坝玄武岩都属于地质历史时期的裂隙式喷发。

德干高原玄武岩

而我们认知中的火山喷发通常为中心式喷发。不过，中心式喷发也有各个不同的分类。宁静式中心喷发一般只有大量炽热熔岩从火山口溢出，通常此类熔岩流动性高、挥发分少，对于人类社会的灾难性影响不大，反而形成了独特的奇观。像旅游胜地夏威夷的各个火山即为宁静式中心喷发，不仅有不计其数的地质学家前往一探究竟，更吸引了数不胜数的游客前往一窥地球的秘密。但爆裂式中心喷发往往伴随着巨大的灾难，这类火山爆发时，产生猛烈爆炸同时喷出大量气体及火山碎屑物质，喷出的熔浆也以中酸性熔浆为主，粘稠度高且流动性不强。

在历史记录中，1902年12月16日，西印度群岛的培雷火山发生了剧烈爆发，造成至少两万六千人的死亡，堪称火山爆发引起的重大灾难。此外，还有介于宁静式与爆裂式之间的中间式喷发，这种类型的火山呈间接性的爆发趋势且爆炸力度不大，此类火山爆发以意大利西海岸的斯特朗博得火山为代表，由于其间歇性喷发的特征使得其在夜间50公里外依旧可以被观察到，因此得名为“地中海灯塔”。除了上述比较常见的三种中心式喷发类型外，还有许多小分类，例如导致庞贝古城消失的维苏威式喷发、以火神名命名的武尔卡诺式喷发、苏特塞式喷发等等。

夏威夷火山国家公园

智利Puyehue Cordón-Caulle火山爆发(智利摄影师：Francisco Negroni)

看到现在，可以发现世界上非常多著名的火山都分布在岛屿上，其实这并不是一种巧合。全球火山分布是极不均匀的，随着地质学家对于火山分布的研究深入，可以发现全球范围内火山的分布与全球板块边界有着密切的联系。

一般情况下，火山的喷发通常是由于地壳的剧烈运动，因此许许多多的火山分布在活动的板块边界。例如举世闻名的环太平洋火山带和引发了众多灾难的古地中海火山带就分布于俯冲板块边界，日本的富士山、意大利的维苏威火山都是世界上著名的活火山，据统计全球64%的活火山分布在环太平洋火山带上；此外还有大洋中脊区也有活火山的分布，前文提到造成欧洲巨大经济损失的冰岛火山。但随着洋壳不断产生和向外扩散，活火山逐渐变为死火山并分布于洋脊两侧，另外还有少量的活火山分布于大陆裂谷区。

世界火山活动图

当然，火山带来的灾难是我们都不愿意看到的。但是从长久来看，在人类历史上，火山喷发却带来了地球内部的宝藏，完全可以称之为地球对人类慷慨的馈赠。

从火山活动过程中，形成了许多不同类型的矿床，火山喷气矿床是有火山爆发时喷出的气体凝结形成，像化工领域常用的硫磺、雄黄、雌黄、辰砂等；岩浆喷溢矿床，这些喷出岩带来了地球深部丰富的元素，像铁矿床等等；而火山活动常常伴随着热液活动而形成热液矿床，这些热液中携带了大量溶解的矿物质，在后期运移过程中可以形成金银铜铅锌等矿床，另外，许多珠宝的产出也依赖火山活动，比如刚玉、黄玉、金刚石、石榴石等等。除了这些丰富的矿产外，更直接的好处还有喷发形成的火山灰，这些火山灰由于含有丰富的矿物质而使得周围的耕种环境变得肥沃；另外，火山伴随的地热活动提供了丰富的地热资源，人们将其开发为天然温泉等旅游活动。