汤加火山很远，中国火山很近

前几天汤加海底火山爆发，引起广泛关注

我国乃至全球气候是否受到影响？

中国是否有火山爆发的可能？

地理君1月18日中午在中科院地理所

采访了火山地质与第四纪地质学家

中国科学院刘嘉麒院士

一起听听他的专业见解

刘嘉麒，火山地质与第四纪地质学家，中国科学院院士

中国科学院地质与地球物理研究所研究员、博士生导师

代表作有《中国火山》和《中国第四纪地质与环境》

地理君：这次汤加火山喷发属于什么水平？

刘院士：这是30年来规模最大的火山喷发。上个世纪仅仅发生过两次规模相当的火山喷发，一次是1991年菲律宾皮纳图博火山喷发，一次是1980年美国圣海伦火山喷发。这次的火山喷发估计达到5级，是从海底喷发，经过了海水的吸附后，火山灰依然到达了20公里的高空，所以能量是很大的。

地理君：汤加火山还会进一步大规模喷发吗？

刘院士：14号至今，从海面上看，汤加火山已经喷发了好几次。它的喷发是间歇性的，还没有结束，持续地在释放能量，所以再次大规模喷发的可能性比较小。

地理君：对中国有影响吗？

刘院士：汤加距离中国有上万里，距离较远，再加上中国受岛弧保护，例如日本的岛弧，只有浙江一小部分、台湾和海南暴露在外，所以影响较小。

地理君：这次火山喷发造成了什么直接的危害？

刘院士：火山喷发通常伴随着地震，这次还引发了海啸，对汤加乃至新西兰都有波及。火山喷发破坏了海底电缆，也对磁场造成了影响，所以汤加的有线、无线通讯一度中断。另外，火山喷发释放的火山灰和一些有毒气体可能也会对当地人的安全造成威胁。

地理君：火山喷发，对气候会产生影响吗？

刘院士：对气候可能会有影响。火山喷发出火山灰及气溶胶，进入到平流层，可能会遮蔽一定的太阳光，令地表变冷，这就是“阳伞效应”。但是，火山喷发释放出热量及温室气体，又可能会造成增温，所以要具体情况具体分析。不过从目前汤加火山的喷发量来看，不至于对全球气候造成明显的影响。

地理君：近年印尼、夏威夷发生火山喷发，再加上最近的汤加火山，地球是不是处于火山的活跃期？

刘院士：这个在学界的观点不完全一致，但我认为现在地球正处于一个构造活跃期，有火山喷发是很正常的。

地理君：中国有哪些活火山值得关注？有没有喷发的可能？

刘院士：一般来说，全新世，也就是最近一万多年里没有喷发过的火山属于死火山，喷发过属于活火山。而活火山在喷发过后，可能迎来长期的静止，便是休眠火山。东北的长白山、云南的腾冲火山群、台湾的大屯火山群都是活火山，有喷发的可能，其中长白山和大屯火山群都是比较活跃的。

地理君：远古时期的几次生物大灭绝会否与火山喷发有关？

刘院士：地球上曾经发生过一些规模、范围巨大的火山作用，有些可能达到上百万平方公里。地球上发生过多次生物大灭绝，像是二叠纪生物大灭绝、恐龙灭绝等。关于灭绝的原因有不同的观点，例如陨石说，但我认为火山爆发是一个重要因素，很可能是大规模的火山爆发，引起大环境气候变化，令生物死亡，或者释放出有毒物质污染了水源，导致大量生物灭绝。峨眉山在古生代晚期(约2.3亿年前)，也发生过大规模的火山喷发，形成了面积超过50万平方公里的玄武岩，可能就是当时生物大灭绝的原因。

火山爆发，威力如此巨大

它还有些什么奥秘呢？

地理君给大家科普一下

火山为何要喷发？

虽然我们脚踩着厚实坚硬的大地

但其实从整个地球的宏观角度来看

这不过是一层薄薄的岩石覆盖层：地壳

地球结构示意图 图自地震科学专业知识服务系统

上地幔上部、地壳之下

有一层部分熔化的熔融层

称作软流层

是火山喷发时岩浆的来源

根据板块构造理论

地球上的各大板块都是在半熔的软流层上

缓慢地漂移

既包括大陆地壳，也有海底的大洋地壳

汤加正是位于

太平洋板块和印度-澳大利亚板块俯冲边界上

这里有一个深约10900米

深度仅次于马里亚纳海沟的汤加海沟

软流层的熔融物质到了板块汇聚处

再遇到内部压力

例如一个板块向另一板块俯冲

挤压岩浆，使其上涌

熔融物质就会从地壳薄弱处冲出

日本、印尼等岛弧的火山就是这样形成的

世界上许多火山带也都与地震带、断层带吻合

海底火山作用示意图 图自《中国国家地理》2002年02月

而根据压力大小的不同

熔岩可能从火山口平缓地流出

也可能形成爆发、喷射

并将大量气体、火山灰、碎屑抛射到大气里

甚至可能影响到大范围的天气和气候

火山喷发示意图 图自《中国国家地理》2016年09月

此次汤加火山喷发规模很大

保守估计达到了VEI 5级

——5级和5级以上的强烈火山喷发较为罕见

200年以来一共只有11次

其中5级6次、6级4次、7级1次

上一次这么大的火山喷发

是1991年菲律宾的皮纳图博火山

释放出大量的二氧化硫进入平流层

减少了地表接收到的阳光

1991年菲律宾皮纳图博火山喷发后，天昏地暗

上个世纪，全球一共也就两次这么大的火山喷发

不过这次汤加火山喷发发生在数千米深的海底

过程中大量物质受海水吸附、溶解

减弱了此次火山喷发可能对气候造成的影响

不过即使是这样

喷发物也已经达到了20公里的高空

进入了平流层

可见汤加火山喷发的能量有多大

汤加火山喷发的卫星图像

火山喷发，一定是浩劫吗？

太平洋岛国汤加洪阿哈阿帕伊岛

（Hunga Tonga-Hunga Ha&aposapai）

位于太平洋板块与印度-澳大利亚板块俯冲边界上

20世纪以来，这里发生过4次记录在册的喷发

分别发生在1912年、1988年

2009年和2014-2015年

在2021年12月20日起

当地火山活动再次喷发，随后活动起伏

直至2022年1月14日，火山活动进一步升级

至此汤加发出了正式的火山与海啸预警

汤加火山爆发前后对比，图自中国气象爱好者

整个太平洋处于海啸警戒状态

日本、美国、加拿大、新西兰、斐济、萨摩亚

瓦努阿图、澳大利亚和智利均发布海啸预警

这次火山爆发引发了一次相当于5.8级的地震

琉球群岛北部的奄美大岛录到了1.2米的海啸波

美国加利福尼亚沿海出现了显著的海啸增水

在南美沿岸的秘鲁更是造成了2人遇难

2022年1月16日，日本高知县受汤加火山喷发后潮位变化影响 多地港湾共计有19艘渔船倾覆或沉没

汤加是通过来自斐济苏瓦的海底电缆获得网络

火山爆发造成了海底光缆损坏中断

汤加在16日曾一度失联

同时火山爆发导致地磁场发生特殊的变化

火山灰带静电，会干扰无线电通信

汤加全境面临海啸、暴雨、洪水和强风威胁

火山灰会对当地和受到波及的地区的居民生活

产生直接的影响

堆积在建筑屋顶的火山灰，可能使建筑产生裂缝

还可能污染当地水源，形成酸雨

火山爆发喷射出的大量火山灰、气液体

形成气溶胶进入平流层

需要几个月甚至数年才能沉降到地面

它们会长期遮蔽阳光

类似一把隐形遮阳伞笼罩在地球头顶上

自然气温就会降低

这就是所谓“阳伞效应”

1815年的坦博拉喷发

是19世纪以来的最强火山喷发

在其后的1816年

欧洲、北美出现了“无夏之年”

1991菲律宾皮纳图博火山喷发

造成全球平均气温在两年内

比以往平均冷上0.5摄氏度

不过，要造成这样的气温变化

一般需要VEI 6上端或者VEI 7

甚至更强的火山喷发

目前看来汤加火山并未达到这样的规模

另外，火山喷发会释放大量温室气体和热量

有时也会导致局部的增温

这和“阳伞效应”相结合

就使得周边气温出现区域性差异

但总体看这次喷发对全球气候无明显影响

此次火山爆发二氧化硫浓度与总量，目前认为总量为40万吨 数据来源：哨兵5号卫星

虽然没有直接的全球气候影响

火山或会间接地影响气候

火山喷发点在ENSO监测区附近

也可能通过阳伞效应影响辐射强度

导致当地变冷并促进厄尔尼诺发展

也许会部分抵消火山的阳伞效应区域降温

此次火山爆发对中国影响较小

中国沿海海域于16日监测到海啸波

其中浙江石浦站最大海啸波幅约20厘米

其余潮位站海啸波幅均小于15厘米

中国距离汤加较远

而且中国受到许多岛弧的保护

中国只有浙江一小部分以及海南、台湾暴露在外

截至目前，未对中国沿岸造成灾害性影响

然而，汤加火山喷发还在继续

在汤加的当地人以及华人朋友

目前正处在比较困难的境地

我国各地气象站受到火山喷发冲击波影响时记录的气压变动（单位：hPa） 图自中国气象爱好者

火山，虽然给人类带来危害

但它作为自然界的组成部分，没有好坏之分

地球现在的样子就是地质活动的结果

没有地质活动，就没有高山、大海

没有丰富多彩的地形地貌

在地球的形成过程中，火山起了很大的作用

地球表面的沉积岩、变质岩

都是由火成岩提供的

而火成岩则是火山作用形成的

发生在海底的火山喷发

喷出物很多时，堆成的火山锥高出了水面

形成新岛

可以说，火山作用

是星球上存在生命的一种象征

汤加风光

岩浆喷发时的岩浆源水

携带有氯、溴、碘、碳、硼和氮等元素

它们随着水循环

源源不断地向海洋输送着盐分

所以能使海水中的盐度在过去几百万年期间

都比较恒定

内蒙古的乌兰哈达火山

火山作用能给我们带来很多财富

美丽的宝石、肥沃的火山灰都是自然的礼物

火山还会塑造美丽的旅游景观

不管是长白山的天池、五大连池

夏威夷火山、富士山

还是火山湖、玛珥湖、熔岩堰塞湖

都是地质活动造就的奇妙景色

广东湛江湖光岩，典型的玛珥湖

汤加火山很远，中国火山很近

全球2/3的火山集中分布在环太平洋边缘

从印度尼西亚、菲律宾、日本

到库页岛、阿拉斯加、落基山脉、安第斯山脉

称作“火链”

火链上的火山运动造就了许多岛屿

像是夏威夷群岛、复活节岛

其中在全新世，也就是最近一万多年里

没有喷发过的火山属于死火山

喷发过的就是活火山

而活火山在喷发过后可能迎来长期的静止

便是休眠火山

过去一万年里的火山活跃记录图

汤加的火山离中国遥远，影响很小

火山活跃带也并不直接位于我国

但中国的火山可不少

只是因为我们没经历过国内的火山喷发

所以对国内火山往往印象不深

尽管近年没有大规模喷发

但中国的活火山不少于10处

中国火山分布图 图自地震科学专业知识服务系统

长白山就是一座活跃的火山

经多次火山喷发而形成

最早是200-300万年前第四纪的喷发

塑造了天池底部的火山通道

后来在约1000年前发生过大喷发

为全球2000年以来规模最大的一次

塑造了玄武岩台地、火山锥、河谷等地貌

喷发威力之大，甚至将火山灰远扬日本

令朝鲜东北部天地变色、井水沸腾

就算放眼全世界的火山

长白山也算得上非常活跃了

长白山天池是一个火山口 科学家认为，长白山未来有可能再次喷发

云南腾冲，受青藏高原板块挤压影响

这里也形成了不少火山

1000多平方公里的大地上耸立着97座火山

不过由于它们“沉睡已久”

覆盖着郁郁葱葱的植被

腾冲的休眠火山

唯有那些裸露在外的五、六边形棱柱

诉说着火山喷发的故事

——那是火山熔岩遇冷后形成的火成岩

这里不仅美景纷呈，还有丰富的地热资源

腾冲的界头乡温泉遍布

而且温度很高，部分泉池甚至翻滚沸腾

多边形的棱柱

我国台湾北部的大屯火山群

则位于先前提到的太平洋火链上

范围广大，北至台湾岛最北端的富贵角海岬

南抵台北盆地北缘

保留了完整的火山地形

著名的北投温泉也拜此所赐

被誉为“台北后花园”的阳明山

也是大屯火山群的一部分

美不胜收的阳明山

大屯火山群由16个火山喷发口形成的山体构成

其中七星山一带的大、小油坑

是火山最直观的体现

是火山的喷气孔

持续喷吐着浓烟，温度可达120℃

气孔周围还形成了硫磺结晶

说明火山比较活跃，有可能喷发

阳明山大油坑的硫磺喷气口

图自中国国家地理推荐之旅系列图书《台湾》

虽然有生之年大概不会遇上火山的暴怒

也不必因一次火山爆发危言耸听

但相较以亿年为单位的地质运动

人类实在过于渺小而短暂

在大自然面前

应时刻保持着敬畏之心

话题

你见过火山吗？有什么深刻的印象？