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(shí)給人類帶來無比的痛苦，平靜時(shí)哺育著它的子民和展現(xiàn)它詭異的美麗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(jì)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(yīng)，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(qiáng)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(duì)它更多的是愛，是追逐與探索，當(dāng)炙熱熔巖在你腳邊慢慢流淌之時(shí)，你能感受到地球母親的溫暖（圖2左）；當(dāng)噴發(fā)柱騰空而起，直入云霄之時(shí)，仰視它的你會(huì)感嘆大自然的力量如此之巨（圖2右）；而它的噴發(fā)產(chǎn)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(xí)性，今天在科學(xué)的監(jiān)測(cè)下和諧發(fā)展與共存。

本文通過火山資料的收集，重點(diǎn)關(guān)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(zhēng)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(duì)維蘇威火山的噴發(fā)進(jìn)行了詳細(xì)的考察描述，開始了人類對(duì)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(duì)神秘火山知識(shí)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(xué)習(xí)與休閑度假的勝地。

圖1 世界火山分布圖（底圖來自國家測(cè)繪地理信息局）

圖2 溢流式炙熱熔巖的流動(dòng)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(gè)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(gè)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(diǎn)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(dòng)，甚為壯觀，吸引來自世界各地的游客不遠(yuǎn)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(jì)念。黃石火山是位于美國中部懷俄明州的一座超級(jí)火山，其南北長(zhǎng)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(jí)火山噴發(fā)所形成的。黃石公園內(nèi)存在數(shù)萬個(gè)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(dòng)物生活的樂園（圖3）。秀麗的風(fēng)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(shí)泉與野生動(dòng)物群

圖4 長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(nèi)保存最為完整的新生代多成因復(fù)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(dòng)事件（火山地震增多，地表形變異常等）引起世界火山學(xué)家的注目，使其成為了一座具有潛在噴發(fā)危險(xiǎn)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(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)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(nèi)人潮涌動(dòng)，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(shí)哺育著子民

火山風(fēng)光給天涯海角之人贈(zèng)予了震撼場(chǎng)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(fēng)化產(chǎn)物富含植物生長(zhǎng)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(nóng)田蓋上一層火山灰，對(duì)農(nóng)民來說，這真是“喜從天降”，一次免費(fèi)的施肥。火山爆發(fā)雖然會(huì)短時(shí)間毀壞森林，破壞環(huán)境，但同時(shí)也讓一些地區(qū)重獲生機(jī)，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(dá)。維蘇威火山地區(qū)盛產(chǎn)葡萄，紅酒很好。即使是遠(yuǎn)落深海的極細(xì)?；鹕交覊m，也為海洋低等生物提供了養(yǎng)分，進(jìn)而又補(bǔ)給了海洋中高級(jí)生物鏈。

同時(shí)，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(bǔ)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(zhì)礦泉水的供應(yīng)之地，不僅當(dāng)?shù)鼐用裣硎苤鴥?yōu)質(zhì)水源，同時(shí)也建立一系列礦泉水公司，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)帶來發(fā)展，如長(zhǎng)白山火山區(qū)的恒大冰泉，龍崗火山區(qū)的農(nóng)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(dòng)過程中及噴發(fā)之后的熱液作用，可以產(chǎn)生多種重要的礦產(chǎn)，礦產(chǎn)的開發(fā)為火山腳下居民提供大量的就業(yè)機(jī)會(huì)，同時(shí)也為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)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(lán)寶石的形成也和火山有關(guān)。玄武巖熔煉后可形成“鑄石”“巖棉”，具有堅(jiān)硬耐磨、耐酸、耐堿、不導(dǎo)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(shí)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(dāng)火山爆燥時(shí)，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(gè)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(mèng)中死去的。2018年5月開始噴發(fā)活動(dòng)的夏威夷基拉維厄火山，噴發(fā)的熔巖溫度高達(dá)1400℃，所經(jīng)之處，一切化為灰燼。房屋、道路、橋梁等工程設(shè)施被毀滅，如果人畜來不及轉(zhuǎn)移疏散，也將被熔巖流所吞噬(圖5)。巨大的災(zāi)害性給人類生存帶來了巨大的威脅。

另外，細(xì)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(dòng)，使人再次領(lǐng)教了火山爆發(fā)的威力。這次遍布?xì)W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(fēng)的影響下吹向了歐洲大陸。而目前大型客機(jī)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃油溫度是1400℃，被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)熄火。在此背景下，穿越此區(qū)域的航線飛機(jī)全面停航，導(dǎo)致幾百萬的旅客在機(jī)場(chǎng)滯留長(zhǎng)達(dá)一周，處在焦慮和望眼欲穿的等待之中。而對(duì)于航空公司來說，初步測(cè)算每天損失高達(dá)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(xué)監(jiān)測(cè)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(zèng)，怕它肆虐時(shí)的毀滅性。隨著對(duì)火山研究深入，人類逐漸認(rèn)識(shí)了火山噴發(fā)的活動(dòng)機(jī)理與過程，火山學(xué)者通過科學(xué)的監(jiān)測(cè)，時(shí)時(shí)掌握著火山的活動(dòng)狀態(tài)。如今眾多火山已在科學(xué)的監(jiān)測(cè)之下，與人類和諧相處。對(duì)于具有極大潛在噴發(fā)危險(xiǎn)的活火山，科學(xué)家利用地震、形變和氣體地球化學(xué)等監(jiān)測(cè)手段，保衛(wèi)著居住在周圍的居民（圖6）。

地震手段監(jiān)測(cè)是科學(xué)家將地震檢波器布設(shè)在火山周圍，當(dāng)?shù)叵聨r漿有任何的活動(dòng)引起巖石微小破碎時(shí)，科學(xué)家可通過傳遞出的地震破碎信號(hào)來計(jì)算出巖漿位置，判斷巖漿的活動(dòng)狀態(tài)。同樣，形變學(xué)監(jiān)測(cè)地表的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)深部巖漿上移時(shí)引起地表的隆起與運(yùn)動(dòng)，通過精密水準(zhǔn)、GPS、InSAR和LiDAR等方法記錄到這些位移并科學(xué)計(jì)算，了解巖漿體積變化等。而對(duì)于氣體地球化學(xué)監(jiān)測(cè)，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(duì)巖漿內(nèi)信息的監(jiān)測(cè)方法。總之，當(dāng)巖漿有上移噴發(fā)可能時(shí)，科學(xué)家可以通過多種手段探測(cè)到，并及時(shí)發(fā)布噴發(fā)危險(xiǎn)預(yù)警，提醒生活在周圍的居民提高警惕，防范火山的噴發(fā)。

結(jié)束語

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

火山是地球運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，它塑造了我們美麗的地球，是地球上一種重要的地質(zhì)作用和自然現(xiàn)象?；鹕絿姲l(fā)威脅著人類的生存，但同時(shí)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(chǎn)資源，這些饋贈(zèng)已成為居住在火山周圍居民重要的經(jīng)濟(jì)支撐。人要做到與火山的和平共處，最重要的一點(diǎn)就是要了解身邊的火山。尤其是對(duì)于那些高風(fēng)險(xiǎn)的火山，事先要準(zhǔn)備好詳細(xì)的火山災(zāi)害區(qū)劃圖。當(dāng)危機(jī)來臨時(shí)，人們要知道“在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間里處于適當(dāng)?shù)奈恢谩?，也就做到了盡享大自然帶給我們的資源，同時(shí)又保障了自己處于不敗之地。而隨著監(jiān)測(cè)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，讓人類更好地理解火山活動(dòng)，更加準(zhǔn)確地判斷地下巖漿位置和活動(dòng)狀態(tài)，為火山災(zāi)害的預(yù)測(cè)與預(yù)警提供支持。因此，在未來的歲月中，人類更加努力地認(rèn)識(shí)火山、監(jiān)測(cè)火山和更好地利用和保護(hù)我們的火山。