书城科普读物探究式科普丛书-地球的怒火:火山
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第9章 火山喷发的功与过——火山学习篇(2)

在人类能够控制火山活动之前,加强预报是防止火山灾害的唯一办法。科学家对火山爆发问题的研究,常常得益于动、植物的某种突然变化。许多动物往往在火山爆发之前就纷纷逃离远去,似乎知道大祸即将临头。印度尼西亚爪哇岛的班格拉果山上就有一种奇特罕见的植物,在火山爆发之前会开花,当地居民把它叫做“火山报警花”。

原来,很早以前,人们就发现报春花有个奇怪的生活规律:火山爆发之前,山顶上常常生长出几株报春花来。因此,附近居民一看到报春花出现,便赶快远离火山,以避免灾难。

另外,火山自身会发出信息预示火山将爆发。火山考察者根据仪器监测,也能预报火山爆发。历史上有过惨痛的教训,那些火山即将爆发的信息由于不为人们所关注,因而酿成悲剧。最典型的是,发生在1985年的鲁伊斯火山大爆发。1985年8月,鲁伊斯火山上一部分积雪开始消融,从火山口喷出了蒸气和泥沙,旋即平静下来。

到了11月13日下午再次出现类似情况,火山附近居民曾打电话给市长罗德里格斯,但市长却认为不会发生什么危险。谁知当天晚上11时20分,灾害终于降临了,2.5万多人被埋葬在泥石流下。

除了以上几种预兆之外,一般还会产生以下几种征兆:

1.会有地光出现;2.火山口有气体冒出或者比以前的气体冒出速度加快;3.火山口及周围地区可以闻到刺激性气味,一般是硫黄和硫化氢的味道;4.周围的电磁波发生异常变化;5.火山周围的水温会比平时高很多;6.小动物(如猪、狗、猫、家禽等)均会出现烦躁不安的状况。

第五节怎样预测火山爆发

我们在上一节讲到了火山爆发前出现的各种征兆,其实通过这些预兆我们就可以预测火山爆发。从科学的角度来说,能够比较准确预测火山爆发的方法主要有以下几种。

1.火山地震监测法

火山地震监测法是一种有效的监测火山的方法。近年来,计算机分析系统的改进,以及精确和高质量的数据已经导致了许多成功的火山预报。

大部分监测火山活动的地震仪分布在距火山口1千米~15千米内。现代台网一般由6个~8个以上的地震台组成。近火山口的台网至少应有一台是在距火山1千米之内,可以很好地记录微震。火山观测站一般位于距火山数千米至数十千米之外。

对于火山活动性的地震学监测,取得多年记录的背景地震活动基线是非常重要的。如果火山即将喷发,那火山地震台网可以记录到四种主要类型的地震时间,即高频地震、低频地震、爆炸地震和火山颤动。

高频地震是对增加的岩浆压力的响应,因为岩浆运动可以在很长距离和很长时间内发生,所以高频事件持续的时间也比较长。低频地震也是通过液体增压过程而引起的。爆炸地震伴随爆炸喷发,大多数以出现空气震相为特征。火山颤动是持续数分钟到更长时间的连续信号。

2.大地形变测量法

通过测量火山地表形变也可以了解火山行为。日本和夏威夷在本世纪初首先使用大地形变测量法。常规的大地形变测量技术,可以提供许多丰富的大地地形资料。所以在火山静止时期,作一定时间的观测,可获得火山大地形变的基线。当岩浆上升并接近地表时,或者因岩浆运动导致浅层地下水热活动时,在地表就可以产生某些可以测量的变化。因为一般来说,地下物质运动先于火山喷发,由上升的压力导致地表变形。所以可以通过监测大地形变来预测火山喷发。

3.卫星红外线技术监测法

卫星红外线技术监测法是近几年才发展起来的一种快速、经济而有效的监测法。因为火山喷发是地球内部热物质通过地壳的热发散。因为这些热物质散发时可以被卫星热红外仪器捕捉到,因而这是监测火山的最有前途的新方法之一。

除了这些用来预测火山爆发的方法之外,近年来,随着科学技术的不断发展,有科学家发现新的预测火山爆发的方法。据BBC科学事务记者利希塔罗维奇兹报道:新西兰的科学家发现了预测火山何时爆发的新方法。他们利用地球内部所发出的声波来分析地壳裂缝的形成方向,从而预测未来的爆发时间,甚至可以计算出火山何时爆发。

科学家从新西兰鲁阿佩胡火山最近两次的大型喷发中收集了科学资料,研究地球发出的声波变化。

这些声波是地球表面底下岩石层断裂引发地震所造成的。

火山爆发前地壳通常会出现裂缝,而科学家观察裂缝形成的方向,能够知道是否有火山活动的可能。

科学家发现,在鲁阿佩胡火山爆发前,地壳裂缝产生的方向和过去的不同。

他们认为这是因为岩浆流进了火山的内部空间,将地壳裂缝挤压到新的位置,一旦火山喷发释放出内部的岩浆,地壳裂缝就会回到原来的位置。

研究学者说,新的方法虽然能够用来预防天然灾害,但是在收集更多的数据之前,新方法只能被当成各种预测技术其中的一部分。

当然,为了避免火山给人类带来的巨大灾害,更主要的还是建立火山地区地震观测站,许多国家在火山周围设立地震台、站。日本在富士、御岳、阿苏、浅间、樱岛等火山周围建立了地震研究所;印度尼西亚在有“索命鬼”之称的默拉皮火山周围设有6个地震站;美国圣海伦斯火山周围设有13个地震站;夏威夷基拉韦亚火山地区地震站多达47个。1978年,阿尔杜科巴火山爆发前测得强度不大的地震一天达900多次。当然,到目前为止,我们还不能精确地预测火山的喷发。因此,完全避免火山喷发造成的生命损失是不能的。

第六节火山喷发“吐出哪些宝贝”

我们说了这么多火山喷发的危害,难道火山喷发对我们真的是有百害而无一利吗?不,火山喷发虽然是一种自然灾害,会给人类带来巨大灾难,但并非一无是处。因为火山地区有客观的地热资源和独特的自然景观,又可成为旅游资源。这两种资源都可以用来为人类造福。火山资源的利用也可以给我们的生活带来乐趣与便利。一般来说,火山资源主要体现在它的旅游价值、地热利用和火山岩材料方面。火山和地热是一对孪生兄弟,有火山的地方一般就有地热资源。地热的来源是岩浆,它是一种廉价的新能源,可以长时间稳定地供应热能。同时无污染,因而得到了广泛的应用。现在,从医疗、旅游、农用温室、水产养殖一直到民用采暖、工业加工、发电方面,都可见到地热能的应用。人们曾对卡迈特火山区进行过地热能的计算,那里有成千上万个天然蒸气和热水喷口,平均每秒喷出的热水和蒸气达2万立方米,一年内可从地球内部带出热量40万亿大卡,相当于6亿吨煤的能量。冰岛由于地处火山活动频繁地带,可开发的地热能为450亿千瓦时,地热能年发电量可达72亿千瓦时,那里的人民很好地利用了这一资源,虽然目前开发的仅占其中的7%,但已经给当地人民带来了很多效益。其中,雷克雅未克周围的3座地热电站为15万冰岛人提供热水和电力,而整个冰岛有85%的居民都通过地热取暖。地热资源干净卫生,大大减少了石油等能源进口。自1978年后,冰岛空气质量大为改善。冰岛人还善于提高地热资源的使用效率,包括进行温室蔬菜花草种植、建立全天候室外游泳馆、在人行道和停车场下铺设热水管道以加快冬雪融化等。现在,全世界有十几个国家都在利用地热发电,我国西藏羊八井建立了全国最大地热试验基地,也是当今世界唯一利用中温浅层热储资源进行工业性发电的电厂。目前,电厂已有8台3000千瓦机组,总装机2.5万千瓦。共为西藏发电12亿千瓦小时,年发电量在拉萨电网中占45%。

日本是一个火山国,因此在利用火山资源方面也走在世界的前面。第一是建立了不少火山国家公园。如阿苏山所在的阿苏国家公园;云仙岳火山附近的云仙天草国家公园等。这些国家公园都成为国际性的火山考察和科学研究基地,同时也成为火山旅游胜地。第二是充分利用肥沃的火山灰土壤,使其成为农林牧生产基地。第三是合理而又充分地利用地热和温泉资源,在农业、养殖业、旅游业上都能见到。所以,日本也有“温泉乡”之称。

另外火山活动还可以形成多种矿产,我国攀枝花铁钛钒矿床、镜铁山铁矿床、宁芜式铁矿床、台湾省基隆附近的金瓜石超大型金矿床都是因为火山喷发而形成的矿产资源。

很多火山在喷发后期都会喷出含硫的气体,这些含硫的气体在冷凝过程中形成结晶的硫黄矿。它们也是火山资源中的一部分。

不过,在火山喷出的物质当中,最常见的还是玄武岩,玄武岩是分布最广的一种火山岩,同时它又是良好的建筑材料。熔炼后的玄武岩称为“铸石”,可以制成各种板材、器具等。铸石最大的特点是坚硬耐磨、耐酸、耐碱、不导电和保温。如今,澳大利亚、新西兰这些地方都以玄武岩作为街道、房屋等的建筑材料。

除此之外,火山喷发出的火山灰还可以为生物带来新的生机。

火山所在地往往是人烟稠密的地区,日本的那须火山和富士火山周围就是这样。原来,火山喷发出来的火山灰是很好的天然肥料,譬如富士山地区的桑树长得特别好,有利于养蚕业;维苏威火山地区盛产葡萄,这些都是因为火山灰的覆盖使土壤变得肥沃。

第七节火山奇观

火山无论是在喷发的过程中,还是在形成后,都会形成奇特的自然景象。作为大自然的一部分,它们鬼斧神工般地创造了无数的奇观,令人类叹为观止。譬如美国黄石公园着名的间歇泉,其中有些可射到100多米高,其惊涛骇浪般的吼声使人惊心动魄。再如老忠实泉,它喷出的水柱可达180米左右,沸水散发出的蒸气像一团洁白的云挂在蓝天上。它每一小时喷射一次,每次历时5分钟,非常准时,所以得了这么一个名字。间歇泉是火山喷发后期的一种自然现象。当地下的高温将地下水加温到一定压力后,水和蒸气就会从喷口处冲出,压力降低后便停止喷出,进入下一个过程,如此循环往复。

有的火山口底部有岩浆湖,就像一锅滚开的粥一样。夏威夷岛上的基拉韦厄火山口直径4千多米,深130米,在这个“大锅”的底部,就是一片深十几米的岩浆湖,有时湖上还会出现高达数米的岩浆喷泉。

我国黑龙江省有一处“地下森林”,它是由7个死火山口演化来的。由于火山喷发物经风化后形成了肥沃的土壤,一些植物便在这大坑里安下了家。这种地下森林都是很少见的。

有些火山口堪称是大自然的鬼斧神工之作。如号称“世界第八奇迹”的恩戈罗恩戈罗火山口,它深达600多米,上面直径为18千米,面积254平方千米,底面积为260平方千米,活像一口直上直下的巨井。而在这口“井”里,还生活着狮子、长颈鹿、水牛、斑马等很多动物,简直像个热闹的动物园。

世界上最大的破火山口是日本九州岛上的阿苏火山,这个火山口东西方向17千米,南北方向25千米,周长100多千米,从它的规模就可以想象当时爆发的巨大威力。

为什么人们都把火山喷发看成一种自然奇观呢?大概是因为火山喷发时所表现出来的大自然自身所蕴涵的力量,那种力量美吸引着人们,并给人们带来启发。然而大多数的火山喷发都会给人类的生命带来威胁。难道我们就只能眼睁睁地错过这些美丽奇特的景象吗?不,那么我们怎样才能在保证生命安全的情况下来领略这种罕见的自然奇观呢?下面我们将着重介绍世界各地着名的火山公园。

在这些火山公园里,我们将看到大自然的鬼斧神工之作。

第八节什么是火山公园

火山公园是以观赏火山喷发奇景为主题的特殊游览区。建立于地壳活动带上,往往以景色壮观、富有刺激性而成为着名旅游胜地。

如美国夏威夷岛上的国家火山公园,面积22万英亩,以冒纳罗亚和基拉韦厄两座活火山而闻名。基拉韦厄是世界上最活跃的火山,其火山口形成的熔岩湖经常处于沸腾状态,景色奇幻,观赏安全。每当火山爆发,岛上居民和旅游者争先恐后前来观赏;新西兰北岛的汤加里罗火山公园,以层峦叠嶂的群山和地热奇景着称于世;哥斯达黎加的博阿斯火山是世界上最大的喷泉火山,是圣约瑟附近最着名的火山游览区之一。

1.我国着名的火山公园

我国的火山公园一般都是在火山喷发后所形成的自然景观。大多数都是死火山,因此一般看不见火山正在喷发时的奇观。主要有:

(1)云南腾冲火山地质公园

云南腾冲火山国家地质公园位于云南省西南部的腾冲和梁河县境内。地质公园以古火山地质遗迹及相伴生的地热泉为特色。公园内有97座火山体,其中火山形态保存完整(有火山口、火山锥)的有25座,火山锥类型多样。公园内有数级熔岩台地,主要有环火山口熔岩台地、环火山锥熔岩台地和裂隙溢出的熔岩台地,面积大、坡度平缓。腾冲火山熔岩构造景观主要有熔岩空洞、熔岩塌陷、熔岩流动和地下暗河;火山碎屑岩可见熔集块岩、熔角砾岩和熔结凝灰岩。主要由火山弹、火山角砾、火山灰、浮石、火山渣组成。

其中火山弹形状各异,主要有纺锤状、面包状、麻花状。

各种类型的火山锥、火山口、熔岩台地、熔岩流堰塞湖泊等火山地貌十分醒目,构成壮丽的火山旅游景观。