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人类史上第二能喷的火山就在我国

2020 / 12 / 04新浪
Tags 火山

提到火山,你可能会认为这和中国人的生活比较遥远。

根据板块构造理论,板块交界处地质活动频繁,容易形成火山和地震。确实,全球近90%的地震和超过450座火山都位于太平洋板块和其他板块交接的俯冲带附近,因此这个环形地震带也被叫做环太平洋火山带(ring of fire)。然而,我国大陆地区并不处于环太平洋火山带上。

环太平洋火山带 图片来源:wikipedia
环太平洋火山带 图片来源:wikipedia

可是,也有少数火山并不符合板块构造理论。其中的一座就位于我国境内,它就是大名鼎鼎的长白山。

长白山 图片来源:pixabay
长白山 图片来源:pixabay

长白山位于我国边境线上,在朝鲜境内被称为白头山。白头山被认为是朝鲜民族的发源地。长白山天池也是世界上最高的火山口湖。

2017年,联合国教科文组织将长白山植被垂直景观及火山地貌景观列为世界遗产预备名单。

你可能不知道的是,长白山是我国境内14座火山中最大的火山,同时是世界上最危险的、最奇异的火山之一。伦敦大学的地震学家 James Hammond 如此评价:“这是一座有着可怕历史的火山,它最近也有活动迹象,但我们对它了解得不多。”

它有多危险呢?在一千年前的公元946年,也就是五代十国末期,长白山有一次剧烈的爆发,喷出的火山灰漂洋过海,掩盖了一千多千米之外的日本京都和日本北方的一些村落。

长白山和朝鲜半岛以及日本的相对地理关系 图片来源:(DOI)10.1126/science.341.6150.1060
长白山和朝鲜半岛以及日本的相对地理关系 图片来源:(DOI)10.1126/science.341.6150.1060

根据《高丽史》,公元946年,离长白山450千米的高丽国都开城也感受到了震动,“是岁天鼓鸣赦”。当时的高丽君主定宗十分害怕,为了消灾赦免了一大批囚犯。

《高丽史》中关于公元946年长白山爆发的记载
《高丽史》中关于公元946年长白山爆发的记载

远在一千多千米之外的日本也感受到了震动。根据《日本纪略》,947年2月7日,离长白山1000千米远的日本京都也听到天雷滚滚,“廿三日丙申,子刻,振动,声在上”。

那次爆发的具体日期并不清楚,但很可能发生在公元946年的冬天。这是人类有历史记录以来最剧烈的火山爆发之一,火山爆发指数为7级。那次火山爆发后来被地质学家们称为“千年大喷发”(the Millennium Eruption)。

千年大喷发引发的地震震级为6.8级。虽然震级不算太高,但是千年大喷发产生的火山灰数量却是数一数二的。

那次爆发喷出了100-120立方千米的火山灰,覆盖了中国北部以及朝鲜半岛33000平方千米的土地,相当于现在朝鲜国土面积的近三分之一。当时喷出的火山灰的数量相当于1883年著名的印尼喀拉喀托火山(Krakatau)爆发时的3倍。要知道那次喀拉喀托火山爆发的剧大的声音环绕地球了3-4次。

1883年印尼喀拉喀托火山(Krakatau)爆发 图片来源:wikipedia
1883年印尼喀拉喀托火山(Krakatau)爆发 图片来源:wikipedia

根据离长白山1100千米远的日本奈良的兴福寺的《兴福寺年代记》,公元946年的11月3日,奈良下起了白灰雨。后来的研究发现,千年大喷发的火山灰向东最远飘到了日本北海道东边的千岛海沟。

后来,千年大喷发的火山灰也被地质学家被叫做白头山-苫小牧火山灰(Baegdusan-Tomakomai ash),成为了沉积物地质年代的时间标志。

2015年9月22日,美国地球观测卫星Landsat 8 拍摄到的长白山的情况。图片来源:NASA
2015年9月22日,美国地球观测卫星Landsat 8 拍摄到的长白山的情况。图片来源:NASA

那次爆发后,一些地区至今寸草不生。2015年,美国地球观测卫星Landsat 8 装备的运行陆地成像仪(OLI)捕捉到了长白山的图像。图像显示,长白山附近的森林呈深绿色,而长白山上的植被则是浅绿色的。山的东南部很少有植被,呈灰色,因为那里曾经有岩浆流过。

长白山巨大的破火山口(火山锥顶部),也就是天池就是在那次爆发中形成的。天池占地19平方千米,是著名的圣海伦斯火山的5倍有余。

长白山天池 图片来源:pixabay
长白山天池 图片来源:pixabay

但是,关于千年大喷发的成因,至今无人能解。

一种解释是,长白山下600千米处的太平洋板块俯冲带中挤出的水和炙热的地幔岩混合后,产生了岩浆。不过,从1990年开始研究我国境内的长白山的加州大学圣克鲁兹分校的地质学家 James Gill 认为,当时那次爆发是地函热柱导致的。

学者们的争论不休和长白山本身的奇特存在脱不了干系。

首先,就如同文章开始描述的那样,板块边缘地质活动频繁,是地球上火山最多的区域。

可是,长白山并不在地质板块交界处,它矗立于板块之中,离制造了日本列岛的板块俯冲带有1000千米远,是板块构造理论所无法解释的。

地质板块的俯冲 图片来源:wikimedia
地质板块的俯冲 图片来源:wikimedia

长白山的起源一直困扰着地质学家们。一些人认为,长白山可能和太平洋板块在欧亚板块下的俯冲有关。来自美国地质调查局的火山学家 Kayla Iacovino 说:“长白山的来源就是它的最大的秘密之一。”

千年大喷发的另一个谜团在于,那次爆发是否引发了全球性的气候变化。

一般来说,火山爆发可以向大气的平流层释放大量二氧化硫,二氧化硫在平流层会转化为硫酸盐悬浮微粒,反射阳光,使地球降温。

火山爆发时会向平流层释放含硫气溶胶 图片来源:wikipedia
火山爆发时会向平流层释放含硫气溶胶 图片来源:wikipedia

200年前就曾发生过一次火山爆发引发的全球降温事件。

1815年,印度尼西亚的坦博拉火山爆发,那次火山爆发的喷发量是人类历史上最大规模的,大量的火山灰和火山岩被喷入平流层,造成了所谓“没有夏天的一年”。

什么叫没有夏天呢?

那年6月,纽约刮起了暴风雪。7月,新英格兰的农作物受到霜冻。新英格兰人说1816年是“冻死人年”,德国人说1817年是“乞丐之年”。

坦博拉火山爆发一年后,美国东北部的大片玉米死于霜冻。图片来源:Greg Harlin
坦博拉火山爆发一年后,美国东北部的大片玉米死于霜冻。图片来源:Greg Harlin

那一年不仅催生出了无数以暴风雪为题材的油画,也导致了弗兰肯斯坦等恐怖文学形象的诞生。

科学怪人弗兰肯斯坦 图片来源:wikipedia
科学怪人弗兰肯斯坦 图片来源:wikipedia

2013年发表在 Science 上的一篇文章指出,千年大喷发的喷发量仅仅稍逊于1815年的坦博拉火山爆发。但奇怪的是,千年大喷发似乎并没有引起全球性的气候变化。

2013年,中国地震局地质研究所的研究员许建东和同事在发表在Geophysical Research Letters上的一项研究指出,一千年前长白山爆发并没有造成全球性的气候变化。

他们发现,公元946年,也就是“千年大喷发”那一年,格陵兰的冰层中的硫含量很低,表明那场火山爆发只喷发出少量气体,对全球气候没有产生剧烈影响。

朝鲜境内白头上的浮石,它们是火山喷发带来的。图片来源:KAYLA IACOVINO
朝鲜境内白头上的浮石,它们是火山喷发带来的。图片来源:KAYLA IACOVINO

可是,2016年英国剑桥大学的火山学家 Clive Oppenheimer 领导的国际课题组却对这个结论打上了问号。

这个研究团队认为,许建东等人的估计数值可能偏低。通过对长白山的浮石的研究,这个团队发现,“千年大喷发”实际上向大气中排放了大约45兆吨的硫,是以前估计值的20倍,大约是坦博拉火山排放的1.5倍。

参与了这项研究的 Kayla Iacovino 说:“千年大喷发所喷发的气体比我们过去料想的要多得多,它的气体足以使它成为人类历史上排放气体最多的火山之一。”

虽然历史上脾气暴躁,但长白山盛产好吃的蓝莓。图片来源:pixabay
虽然历史上脾气暴躁,但长白山盛产好吃的蓝莓。图片来源:pixabay

千年大喷发之后,长白山在公元1668、1702 和 1903年均发生过小规模的爆发。长白山的地质活动也引发了国际关注和邻国的忧虑。

2002-2005年间,长白山出现了一些微弱的地震。中国和朝鲜都各自记录了长白山的活跃的地质活动,震中比较浅,大约在地表下5千米处。

当时不少地质学家怀疑岩浆正在注入长白山下的一个岩浆房中,这样一来就有大型爆发的危险。如果长白山再次爆发,附近100平方千米的内的160万人将要遭殃,一时间人心惶惶。

2011年,朝鲜邀请了一些地质学家对长白山进行研究,其中包括英国剑桥大学的火山学家 Clive Oppenheimer、伦敦大学的地震学家 James Hammond、美国地质学家 Kayla Iacovino。他们组成了上文提到的国际课题组。

Clive Oppenheimer 和朝鲜团队 图片来源:KAYLA IACOVINO
Clive Oppenheimer 和朝鲜团队 图片来源:KAYLA IACOVINO

而在2010年,在发表在Science上的一篇报道中,韩国科学家称长白山在2010年6月有活动迹象,怀疑长白山下的地壳已经部分熔化,可能导致大爆发。

那一年,釜山大学地质学教授尹成孝表示,如果长白山再次爆发,很有可能引发“世纪大灾难”。为此他督促长白山附近的国家联合起来做出行动。但是我国科学家却否定了这一点。

无论如何,对长白山进行研究是非常有必要的。用得克萨斯大学奥斯汀分校的地震学家 Stephen Grand 的话来说,长白山“发生破坏性爆发的可能性是真实存在的。”

真的,平头白发的都不太好惹,蜜獾笑着说。