看過電影《2012》的朋友可能還記得,影片裡的所有災難都是從美國黃石國家公園的超級火山噴發開始的。英國《每日郵報》以「全球最大火山即將爆發,美國2/3國土將被掩埋?」的聳動標題發布最新消息說,黃石公園裡的巨大休眠火山很可能已經進入活躍期。國內外媒體紛紛轉載這篇報導,網友們嚇得忙問:末日真的要來了嗎?科學家估計,黃石公園超級火山每隔60萬年爆發一次,而自上一次爆發到現在已有64萬年。黃石火山到底什麼時候會再次噴發,引發全球關注。
[一大發現]
黃石公園坐落在大火山口上
1879年八九月份,人類在美國黃石國家公園做了一次重大的探險活動。作為美國軍隊護航的首領,30歲的陸軍中尉古斯塔夫·多恩跟隨探險隊進入黃石位於美國懷俄明州的領地。當他登上黃石河上海拔3122米的沃什伯恩山往南看時,發現落基山脈似乎缺失了什麼東西,方圓數英裡都是平地,只在遠處有山脈將中間的平地包圍,形成一個巨大的森林盆地。對這種現象多恩只想到一種解釋:「這個巨大的盆地曾是某個死火山的火山口。 」
他說的沒錯,美國這個最古老、最著名的國家公園不偏不倚地坐落在地球最大的火山群上,黃石國家公園本身就是一座火山。
上世紀60年代,美國地質調查局的鮑勃·克裡斯蒂森在研究黃石國家公園火山史時覺得很困惑,他找不到公園的火山口在什麼地方。
上世紀80年代,美國航空航天局為拍攝月球設計了一種紅外攝影設備,需要先在地球上空拍攝以測試它的性能。專家們對黃石地區進行了空中拍攝,以測試這些新型的高空照相機。一位考慮周到的官員把一些照片交給了公園管理局,認為它們可以懸掛在某個遊客中心。當克裡斯蒂森看到這些照片時,立刻意識到他沒有找到火山口的原因,因為這個火山口大到無法想像,無論從地面上的任何角度觀測,都無法窺其全貌。
照片顯示,黃石超級火山口長85公裡,寬45公裡,深約0.67公裡。而黃石公園從北到南101公裡,從西到東87公裡。也就是說,黃石國家公園很大一部分面積是坐落在火山口上。
[四個疑問]
1.黃石火山是一座特殊的火山?
正常的火山外貌很明顯,比如盾狀的夏威夷冒納羅亞火山群、錐狀的富士山,前一種是因為高流動性的玄武熔巖平靜流出而形成的,後一種是噴發出的物質堆積在火山口周圍形成的。除此之外,還有一種沒那麼有名、並不造山的火山。英國倫敦大學本菲爾德格雷格災難研究中心教授比爾·麥格說:「許多超級火山都不是典型的山丘狀結構,它們往往藏身在巨大的、坍塌的盆地中,超級火山的熔融巖漿很難被監測出來。 」這種火山的威力能大到一瞬間破土而出,留下一個沉降式大坑,即破火山口。這種低調卻威力強大的火山一旦爆發,地幔下方的巖漿會衝破地殼,沿著縫隙噴湧而出,地下的巖漿被掏空,導致火山頂部失去支撐而塌陷,形成一個凹進坍塌盆地中的巨型破火山口。
當時,人們不知道怎樣稱呼這個巨大的火山。之前科學家習慣用火山爆發指數來衡量火山的威力,黃石火山是爆發指數達到8的火山。如果指數達到8的話,能量就像數百萬顆原子彈爆炸,給地球造成的災害將是毀滅性的。
可以想像,黃石火山以往在某個時刻噴發時,已經把這片土地炸得七零八落。
2.黃石火山是一座活火山?
克裡斯蒂森現已退休,他之前對BBC說:「每年有數百萬人來到黃石公園,觀賞壯麗的景色和野生動物,很明顯大多數人都沒有意識到他們站在一個沉睡的巨人身上。 」直到電影《2012》上映之前,很多美國人也沒有意識到這是座巨大的火山。
事實上,黃石國家公園成立之後的幾十年,專家才意識到多恩中尉說錯了,黃石其實是一座活火山。
上世紀50年代,一個名叫弗朗西斯·喬·博伊德的哈佛學生對他在黃石公園發現的凝灰巖產生了興趣。這是一種火山灰因熱和壓力凝結而成的巖石,他當即就意識到這是地質年代很近的一次噴發碎屑留下的痕跡。1965年,克裡斯蒂森發現第二處明顯的凝灰巖,第二年他和同事又發現了第三處。通過鉀-氬測年法,他們判斷這三處凝灰巖是三次火山大爆發的產物。每一次爆發都留下了一個巨大的噴火山口,第三次噴發埋葬了前兩次噴發的大量遺蹟。科學家們由此推算出黃石超級火山的噴發事件。第一次噴發是在1650萬年以前,之後它噴發了大約100次,有研究的只有最近三次,分別是210萬年前、130萬年前和64萬年前。
3.黃石火山像瓶被猛烈搖晃的可樂?
黃石公園內有上萬個噴出熱水和熱氣的孔穴,還有200多處間歇泉,這意味著黃石公園底下存在一個巨大的巖漿囊。巖漿囊是火山底下填充著巖漿的區域,是地殼或上地幔中巖漿相對富集的地方,類似於石油礦藏,巖石孔隙中充滿了高溫流體。
每當漂浮在上面的板塊經過時,下面的熱柱就會把上面的板塊部分融化成巖漿,形成巖漿囊。因為黃石火山蘊藏在北美大陸板塊的內部,所以當板塊緩慢地漂過巖漿囊的時候,巖漿的巨大熱量會融化板塊上的巖石,使大陸板塊越來越薄,它下面滾燙的巖漿卻逐漸增多,巖漿囊離地表越來越近。對於鋼筋水泥而言,地殼板塊幾乎牢不可破,但是對地球內部的高溫熔巖而言,地殼板塊不堪一擊。
當數萬年過去後,如果巖漿囊上空的地殼出現裂縫,巖漿就找到了通往上層的通道。這時巖漿囊裡的壓力會通過裂縫釋放,溶解在巖漿囊裡的各種氣體也會大量逃逸出去形成爆炸,正如打開一瓶猛烈搖晃的可樂。
4.黃石火山何時會再次噴發?
黃石就像一條沉睡在地下的噴火巨龍,一旦醒來,將造成巨大的災難。科學家估計,黃石公園超級火山每隔60萬年爆發一次,而自上一次爆發到現在已有64萬年。黃石火山什麼時候會再次噴發,成了一個巨大的疑問。
它一直就沒有安分過。 1973年的一天,鮑勃·史密斯和同事一起在黃石湖南海灣的皮爾島(Peale Island)上工作時發現一些奇怪現象,沿著海岸線的一些樹木部分被淹沒甚至快要死了。 1956年史密斯也曾在此工作過,那時他計劃建造早期航行使用的船塢,這些船塢也同樣被淹沒了。這究竟是怎麼回事呢?
史密斯受到啟發,著手重新考察公園工作人員自1923年以來放置在公路上的標杆。他發現,坐落在破火山口頂、位於黃石湖北邊的海頓山谷(Hayden Valley)在過去幾十年來上升了大約76釐米。然而,湖底卻完全沒有升高,只是湖的北面升高了,黃石湖的湖水因此向南流。這塊土地正在上升,底下的火山是活的。
究竟是什麼讓地面上升?科學家說可能是因為潮熱的水和蒸汽,或者是巖漿。不管哪一種方式,這種熱量同樣也會融化巖石,也能導致另一場噴發。而黃石最危險的地方不在它上上下下的地面,而在於沒有人知道什麼是噴發前的預警信號。「很可能是一系列的地震,地面隆起、間歇泉和噴氣孔的活動方式有可能改變,但究竟是什麼誰也說不清。」黃石國家公園的地質學家保羅·多斯解釋。在他眼裡,某種程度上能成為火山噴發警報信號的現象,差不多在黃石公園都已存在。
專家釋疑
黃石火山實際上還在呼吸
一般來說,地震是火山噴發的前兆,但是在這裡地震是家常便飯,大約每年會發生2000次地震,其中大多數都感覺不到,只有少數比較明顯。還有一個可能的標誌是間歇泉。黃石公園的地表熱量是全世界平均水平的三四十倍,靠近地表的巖漿驅動間歇泉噴發。但是多斯說間歇泉變化多端,同樣無法預言。如此看來,似乎誰也無法預料它何時噴發。
鮑勃·史密斯說:「最初我們也擔心地面隆起會導致火山噴發,但在發現巖漿位於地下10公裡後,我們消除了這種擔憂。如果巖漿深度在地下兩三公裡,我們將陷入極大的憂慮中。 」在他眼裡,火山口的地標隆起只是地標變形類型的一部分,只是一個不間斷的過程,屬於正常現象。「黃石公園下的熱柱在過去大部分時間裡都是在美國西部的盆地和山脈形成破火山口,而今黃石火山之上的是落基山脈這個強硬粗厚得多的地殼,也許可以抵擋底下熱點的爆發。 」
但是,暫時是安全的並不意味著以後也是安全的。鮑勃·史密斯曾寫道:「黃石實際上活著,還在呼吸。 」克裡斯蒂森早年在關於公園的綜合地質報告裡也寫道:「黃石國家公園區域無疑將會發生火山活動。 」火山專家比爾·麥格教授認為:「不僅在黃石公園,在世界的任何地方,都有可能有『超級火山』爆發。這樣的事情在地球上不止一次上演,沒有理由因為人類的出現而終止。 」
延伸閱讀
黃石火山的三次大爆發
210萬年前的黃石火山噴發堪稱地球上五大火山噴發之一,也是黃石超級火山可考史上爆發最強大的一次,是最近一次噴發的兩倍。火山噴出的巖漿量達到2450立方公裡,形成的破火山口至今超過100公裡,產生的火山灰足以把紐約州埋在20米的深處。
距今130萬年前,黃石火山再度甦醒,此次爆發在最近的三次爆發中威力最小,但同樣具有毀滅性。爆發造就了黃石國家公園西側島公園之內的亨利福克破火山口,並且形成了另一片廣泛分布的凝灰巖。
最近的一次爆發距今64萬年,科學家推算,當時黃石火山噴出的灰柱升上了3萬米的高空,散落到地面的火山灰覆蓋了整個美國西部直到墨西哥灣的廣闊地區。火山碎屑物,包括濃厚致命的塵霧、巖石和氣體,以及被加熱到800攝氏度高溫的致命濃煙,化作滾滾灰色雲團橫掃大地,用數百米厚滾燙、沉重的碎屑填滿整個山谷。這次噴發造就了80公裡長、55公裡寬的破火山口,破火山口塌陷陡壁高度在50米以上,噴發物體積達到1000立方公裡,噴進大氣的火山灰在遠離黃石的愛達荷州、路易斯安那州和加利福尼亞州都可見。這次爆發所產生的噴發物覆蓋了周圍1萬平方公裡的土地,也覆蓋了原來的兩個火山口,形成了現在我們所知的這個超級大的破火山口。據《科技日報》、《新快報》報導