人與火山共處

萬園

引 言

自古以來，火山作為地球上神秘的自然現(xiàn)象和景觀，伴隨著人類的發(fā)展，它狂躁時給人類帶來無比的痛苦，平靜時哺育著它的子民和展現(xiàn)它詭異的美麗。據(jù)統(tǒng)計，地球陸地上約有500余座活火山，海底更是分布著數(shù)以萬計的火山口，而火山遺跡和休眠火山更是遍布全球（圖1）。在火山腳下，生活著全球約十分之一的人口，他們以火山生存，逐漸適應，改變和利用著身邊的火山。

全球每年平均約有50余座火山噴發(fā)，雖強度和規(guī)模不等，但常常給人類生活帶來不便，甚至造成人員的傷亡。然而，人類對它更多的是愛，是追逐與探索，當炙熱熔巖在你腳邊慢慢流淌之時，你能感受到地球母親的溫暖（圖2左）；當噴發(fā)柱騰空而起，直入云霄之時，仰視它的你會感嘆大自然的力量如此之巨（圖2右）；而它的噴發(fā)產物形成的肥沃土壤，成為火山居民賴以生存的土地，哺育著它的子民。人與火山經(jīng)過數(shù)千年的共處，逐漸掌握了它的習性，今天在科學的監(jiān)測下和諧發(fā)展與共存。

本文通過火山資料的收集，重點關注火山與人類的共處，展現(xiàn)給大家一幅火山與人類在“戰(zhàn)爭與和平”中共處的畫面。既包括肆虐火山噴發(fā)傷害影響著人類，也包括人類在美麗火山遺跡中休閑與探索。

神秘火山，旅游與探索的勝地

火山是地球奧秘探索中的重要部分。自公元79年，布里尼叔侄對維蘇威火山的噴發(fā)進行了詳細的考察描述，開始了人類對于神秘火山的不斷探索?；鹕揭苍诓煌幕斜毁x予了各種神話傳說，如夏威夷的火山女神貝蕾太太、羅馬神話中的烏干等。如今，由于對神秘火山知識的追求、火山震撼的噴發(fā)景象和美麗的火山遺跡遐想，使大多數(shù)火山區(qū)成為了自然公園，是人類學習與休閑度假的勝地。

圖1 世界火山分布圖（底圖來自國家測繪地理信息局）

圖2 溢流式炙熱熔巖的流動和爆炸式噴發(fā)的噴發(fā)柱

說到火山探索和旅游，相信大家都知道兩個世界著名的火山公園，他們分別是美國的夏威夷火山公園和黃石公園。這兩個地區(qū)均為火山活躍地帶，地下炙熱的巖漿不斷向外釋放著熱量。夏威夷火山公園位于太平洋中，是由熱點形成的一系列火山島，火山噴發(fā)在這里從未停止過，特別是在2018年5月3日，火山女神貝蕾太太所居住的基拉維厄火山（Kilauea volcano）大規(guī)模噴發(fā)，炙熱的熔巖在地表蜿蜒流動，甚為壯觀，吸引來自世界各地的游客不遠萬里前去參觀，親身感受那沸騰的熔巖，并紛紛與那熔巖合影，以此紀念。黃石火山是位于美國中部懷俄明州的一座超級火山，其南北長約72km，東西寬約55km，是由210萬年前的越桔梅嶺、130萬年前的亨利?？撕?4萬年前的熔巖溪三次超級火山噴發(fā)所形成的。黃石公園內存在數(shù)萬個不同類型的溫泉，有間歇泉、熱泉、熱泥潭和火山噴氣孔等。肥沃的土壤使這里植被茂密，空氣清新，成為各種野生動物生活的樂園（圖3）。秀麗的風景每年吸引大批的游客到這里休閑度假，感受火山的神秘。

圖3 黃石火山老誠實泉與野生動物群

圖4 長白山天池火山景色與游人如織的景區(qū)照片

我國也存在眾多知名的火山，如長白山天池火山、五大連池火山、瓊北火山等，這些也都是著名的旅游勝地。長白山天池火山位于吉林省東部的中朝邊境線上，是我國境內保存最為完整的新生代多成因復合火山，其著名的千年大噴發(fā)（公元946年）噴出的火山灰飄落到日本海、阿留申群島等，影響全球。2002—2006年的火山擾動事件（火山地震增多，地表形變異常等）引起世界火山學家的注目，使其成為了一座具有潛在噴發(fā)危險的活火山。然而，天池火山爆炸噴發(fā)所形成的火山口積水形成美麗的火山口湖，每年數(shù)百萬游客慕名而來，當?shù)亟?jīng)濟也因此繁榮發(fā)展起來（圖4）。

如今，火山已成為人類重要的旅游目的地，欣賞它的美景，感受地球的神秘力量，處處可見火山區(qū)內人潮涌動，并且逐漸越來越火熱，火山成為人類探索和依賴自然的重要一部分。

平靜時哺育著子民

火山風光給天涯海角之人贈予了震撼場景與休閑勝地，而生活在火山腳下，天天與火山朝夕相處的居民更是接受著它的哺育。首先，火山噴發(fā)所形成的噴發(fā)物與風化產物富含植物生長所需的各種營養(yǎng)成分，使土壤肥沃，如果火山爆發(fā)能給農田蓋上一層火山灰，對農民來說，這真是“喜從天降”，一次免費的施肥?；鹕奖l(fā)雖然會短時間毀壞森林，破壞環(huán)境，但同時也讓一些地區(qū)重獲生機，孕育出各種新的植物供養(yǎng)著萬物。如富士山地區(qū)的火山土壤適合種植桑樹，使養(yǎng)蠶業(yè)發(fā)達。維蘇威火山地區(qū)盛產葡萄，紅酒很好。即使是遠落深海的極細?；鹕交覊m，也為海洋低等生物提供了養(yǎng)分，進而又補給了海洋中高級生物鏈。

同時，由于火山巖孔隙具有良好的過濾性，并富含多種重碳酸鹽和鉀、鈉、鈣、鎂四種主量元素，以及鋇、錫、氟、硅、鍶、鐵、鉻、鋅、鈷、鉬、硒、鎳十余種微量元素，這些鹽份和離子比例與人體所需基本一致，能很好補充人體必需的微量元素，滿足人體健康的需要。因此，目前眾多火山區(qū)均成為了優(yōu)質礦泉水的供應之地，不僅當?shù)鼐用裣硎苤鴥?yōu)質水源，同時也建立一系列礦泉水公司，為當?shù)亟?jīng)濟帶來發(fā)展，如長白山火山區(qū)的恒大冰泉，龍崗火山區(qū)的農夫山泉，五大連池的“火山仙泉”系列礦泉水。

在火山噴發(fā)活動過程中及噴發(fā)之后的熱液作用，可以產生多種重要的礦產，礦產的開發(fā)為火山腳下居民提供大量的就業(yè)機會，同時也為當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展帶來支撐。如海底火山噴發(fā)的玄武巖，?？尚纬梢?guī)模巨大的鐵礦和銅礦。另外，我們熟知的鉆石、紅藍寶石的形成也和火山有關。玄武巖熔煉后可形成“鑄石”“巖棉”，具有堅硬耐磨、耐酸、耐堿、不導電和保溫性等優(yōu)良屬性，可成為各種板材、器具等制作的原材料。

爆燥時予人的煩惱

火山與人的和平相處，給人類帶來了幸福。然而，當火山爆燥時，卻使居住在火山周圍的居民生活在極度恐懼之中。如公元79年的龐貝古城，一夜之間整個城市埋葬在火山碎屑流之下，無人逃脫，在考古中發(fā)現(xiàn)很多人都是在睡夢中死去的。2018年5月開始噴發(fā)活動的夏威夷基拉維厄火山，噴發(fā)的熔巖溫度高達1400℃，所經(jīng)之處，一切化為灰燼。房屋、道路、橋梁等工程設施被毀滅，如果人畜來不及轉移疏散，也將被熔巖流所吞噬(圖5)。巨大的災害性給人類生存帶來了巨大的威脅。

另外，細顆粒的火山灰常造成區(qū)域性的影響，給人類生活帶來不便。如2010年冰島火山的噴發(fā)活動，使人再次領教了火山爆發(fā)的威力。這次遍布歐洲的影響是由冰島第五大冰川埃亞菲亞德拉冰蓋下的一座海拔1666米的火山噴發(fā)所造成，由于噴發(fā)出的熔巖與水作用，形成了大量微小的顆粒，這些顆粒在風的影響下吹向了歐洲大陸。而目前大型客機的渦輪發(fā)動機燃油溫度是1400℃，被吸入發(fā)動機的火山灰顆?？梢运查g融化，粘附在渦輪葉片上，可能造成發(fā)動機熄火。在此背景下，穿越此區(qū)域的航線飛機全面停航，導致幾百萬的旅客在機場滯留長達一周，處在焦慮和望眼欲穿的等待之中。而對于航空公司來說，初步測算每天損失高達1.48億歐元，這給國際航空業(yè)以重創(chuàng)。

圖5 火山碎屑流淹沒房屋（上）和火山熔巖流吞噬汽車（下）

科學監(jiān)測下的和諧發(fā)展

火山，讓人又愛又恐懼，愛它的美麗與無私的饋贈，怕它肆虐時的毀滅性。隨著對火山研究深入，人類逐漸認識了火山噴發(fā)的活動機理與過程，火山學者通過科學的監(jiān)測，時時掌握著火山的活動狀態(tài)。如今眾多火山已在科學的監(jiān)測之下，與人類和諧相處。對于具有極大潛在噴發(fā)危險的活火山，科學家利用地震、形變和氣體地球化學等監(jiān)測手段，保衛(wèi)著居住在周圍的居民（圖6）。

地震手段監(jiān)測是科學家將地震檢波器布設在火山周圍，當?shù)叵聨r漿有任何的活動引起巖石微小破碎時，科學家可通過傳遞出的地震破碎信號來計算出巖漿位置，判斷巖漿的活動狀態(tài)。同樣，形變學監(jiān)測地表的運動狀態(tài)，當深部巖漿上移時引起地表的隆起與運動，通過精密水準、GPS、InSAR和LiDAR等方法記錄到這些位移并科學計算，了解巖漿體積變化等。而對于氣體地球化學監(jiān)測，則是通過采集巖漿房逸散出的氣體來獲取巖漿房信息，是直接針對巖漿內信息的監(jiān)測方法?？傊?，當巖漿有上移噴發(fā)可能時，科學家可以通過多種手段探測到，并及時發(fā)布噴發(fā)危險預警，提醒生活在周圍的居民提高警惕，防范火山的噴發(fā)。

結束語

圖6 夏威夷火山的火山監(jiān)測系統(tǒng)火山地震監(jiān)測（上）；多手段火山監(jiān)測集成系統(tǒng)（下）

火山是地球運動的產物，它塑造了我們美麗的地球，是地球上一種重要的地質作用和自然現(xiàn)象?；鹕絿姲l(fā)威脅著人類的生存，但同時給人類帶來豐盛的“禮物”，如肥沃的土壤、奇特的火山地貌和豐富的礦產資源，這些饋贈已成為居住在火山周圍居民重要的經(jīng)濟支撐。人要做到與火山的和平共處，最重要的一點就是要了解身邊的火山。尤其是對于那些高風險的火山，事先要準備好詳細的火山災害區(qū)劃圖。當危機來臨時，人們要知道“在適當?shù)臅r間里處于適當?shù)奈恢谩保簿妥龅搅吮M享大自然帶給我們的資源，同時又保障了自己處于不敗之地。而隨著監(jiān)測科學技術的不斷發(fā)展，讓人類更好地理解火山活動，更加準確地判斷地下巖漿位置和活動狀態(tài)，為火山災害的預測與預警提供支持。因此，在未來的歲月中，人類更加努力地認識火山、監(jiān)測火山和更好地利用和保護我們的火山。