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海底火山的两张“面孔”:虽鬼斧神工,却冷酷无情

海底火山的两张“面孔”:虽鬼斧神工,却冷酷无情

  • 分类:畅游馆
  • 作者:马志飞
  • 来源:科普中国
  • 发布时间:2023-12-12 17:32
  • 访问量:0

【概要描述】

海底火山的两张“面孔”:虽鬼斧神工,却冷酷无情

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  • 分类:畅游馆
  • 作者:马志飞
  • 来源:科普中国
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冰岛最近很不平静。自2023年10月底以来,冰岛西南端的雷克雅尼斯半岛记录了大约24000次小型地震。据专家从地下岩浆侵入的规模和移动的速度分析,这里火山爆发的“可能性极大”。事实上,自2021年以来,雷克雅内斯半岛已发生三次火山喷发。海底火山喷发创造了美丽的冰岛,如今它却在威胁冰岛的安全。与陆地火山相比,海底火山有什么不同?它的危害究竟有多大呢?

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海水为何浇不灭火山

地球上71%的面积都被广阔的海洋所覆盖。假如把海洋里的水全部抽干,我们就会看到如同陆地一样壮观的地貌,那里有山峦起伏,也有沟谷纵横。其中,数量最多的莫过于星罗棋布的海底火山。

火山的位置不是随机的,分布也不均匀,而是集中于板块的边界地带。当一个板块与另一个板块碰撞时,密度较大的板块被迫向下俯冲,引起火山爆发。还有一些海底火山从大洋中脊喷出,这里就像棒球上的缝线一样,是板块的离散边界,也是新生海洋地壳的诞生地,例如冰岛就是大西洋中脊在地表的出露,那里活跃的火山活动表明大西洋现仍在扩张中。

此外,还有部分海底火山从大洋板块内的“热点”溢出。这里是地球深处的局部热源造成的,当板块在“热点”上方像传送带一样缓慢移动时,就会形成一系列火山,例如在太平洋中,从夏威夷岛向西北方向密集排列着一系列火山。

海底火山绝大部分都是死火山,只有一百余座仍在活动。奇怪的是,为什么海水浇不灭海底火山呢?原因在于,海底火山喷出的并不是熊熊火焰,而是高温炽热的液态熔岩,冰冷的海水只能给熔岩降温,却无法让威力无穷的火山熄灭。

地质学家研究发现,由于海水的作用,导致海底火山与陆地火山的差异很大。最明显的差别在于,海底火山处在高压、低温的环境中,深海区的火山由于受上覆水体的强大压力,一般不产生火山灰。而且,海底火山比陆地火山的熔岩冷却速度快得多,一旦熔岩与海水接触,它的表面就会迅速冷凝形成固体外壳,包裹着内部的熔岩,从而形成不规则的椭圆形,直径为几厘米到几米不等,看起来就像枕头似的,因此被称为枕状熔岩。

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鬼斧神工海底火山造就的奇观

海底火山爆发是改变地球外貌的重要力量,在海洋中,有许多火山岛就是火山喷发形成的。

在南极半岛东北端的南设得兰群岛有一座奇怪的小岛,名为“欺骗岛”,与南美洲隔海相望。如果我们从上空俯瞰这里,就会发现欺骗岛的外形确实很奇怪,它的轮廓为马蹄状,实际上它是一个环形的小岛,直径约12千米,中间充满了海水,通过东南部的缺口与大海相连。

地质学家研究发现,欺骗岛其实是一座火山岛,远古时期强烈的火山喷发在海洋中形成岛屿,后来火山口塌陷,海水涌入才变成了如今这幅模样。时至今日,欺骗岛火山仍在活跃期,岛上的海岸边时常热气腾腾,挖开黑色岩石和砂粒,就可能有温泉喷涌而出,所以这里成了著名的旅游胜地。

在非洲大陆西北部的大西洋上,分布着一片由7个小岛组成的岛屿群,名为加那利群岛。加那利群岛在大西洋中沿东西方向一字排开,仿佛一串美丽的珍珠项链,在成因上,它们都属于火山岛,耶罗岛是其中最小、最年轻的一个,大约形成于120万年前,它东西长约29千米,南北宽约16千米,面积仅为268.71平方千米,从上空俯瞰它呈现出三边凹陷的三角形,有点类似于不规则的心形图案。

至今,该岛上依然保留着非常典型的火山遗迹。据统计,该岛上有500多个火山锥、70多个熔岩洞穴及通道,可谓是研究火山的天然实验室。不仅如此,这里的地质构造直至今天仍十分活跃,地震及火山时有发生。

位于南美洲西海岸广阔的太平洋上的科隆群岛,也是著名的火山岛,由21座小岛和上百座岩礁组成,总面积约7880平方千米。科隆群岛所在地是火山活跃区,因为它恰恰位于较小的纳斯卡板块与较大的南美洲板块交界地带,纳斯卡板块向东漂移,以每年6.4厘米的速度潜入南美洲板块之下,因此该地区地壳活动十分活跃,火山频繁爆发。

火山口不仅存在于岛上,在海底还有很多。1977年,海洋学家乘坐“阿尔文号”载人深潜器到达科隆群岛附近2500多深的海底进行勘探,发现了一些冒着黑烟的喷口,温度很高,被形象地称为“海底黑烟囱”。

此外,夏威夷群岛、阿留申群岛、韩国济州岛等都是海底火山喷发而成。据统计,世界上约有85%的活火山分布在太平洋海域,它的东岸和西缘是世界上火山活动最剧烈的地带,因此这里的岛屿一般都属于火山岛。

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冷酷无情海底火山的巨大危害

尽管海底火山远离人类聚居地,但规模达到一定程度时仍然具有很大的危害。它不仅能喷出大量有害气体,还有可能会扰动海水形成海啸。2022年1月14日至15日,南太平洋岛国汤加的洪阿哈阿帕伊岛海底火山猛烈喷发,引起全球关注和担忧。汤加洪阿哈阿帕伊岛火山原本是一座海底火山,近年来由于多次喷发而逐渐露出水面。

这次喷发引发了大规模海啸,几乎导致整个太平洋沿岸地区都受到影响。据统计,汤加全境85%的人口受到影响,约有600栋建筑物被海啸破坏,就连远在10000多千米之外的智利北部海岸,也遭受两米多高的巨浪袭击,部分市区出现海水倒灌。

此外,海底火山喷发还会破坏生态环境。在2011年10月至2013年3月间,非洲大陆西北部耶罗岛附近的海底火山爆发,释放了大量的热量和二氧化碳,造成周边海域大量动植物消失。火山学家利用无人水下探测器调查发现,时隔多年,耶罗岛附近的海洋生态系统才逐渐恢复,许多浮游动物、浮游植物以及鱼、虾、蟹、贝类再次出现在熔岩洞穴中。

2021年10月的一天,有人在日本冲绳发现海面上漂浮着大量石头,许多船只被困在港口动弹不得。这究竟是怎么回事呢?经调查发现,这些石头都来自于一千多千米外的小笠原群岛。不久前的海底火山爆发,喷出的浮石漂浮在海面上,后来随着洋流向西到达了冲绳县海岸。

浮石的外表十分粗糙,布满气孔,密度比海水小,所以能漂浮在水面上。当岩浆从海底火山中喷发出来以后,压力迅速下降,岩浆中气体的溶解度随之降低,其中的气体不断逸出,这个过程就像我们打开碳酸饮料时看到大量气泡冒出来一样。但是,压力降低的同时,熔岩的温度也骤降,很多气泡还没有来得及逃逸就被冷凝在岩石之中,于是,满身气孔的浮石就形成了。

对于海洋航运来说浮石可不是什么好东西。大大小小的浮石从海底冒出,连绵不断如同漂浮的小岛,被称之为“浮石筏”,长度可超过几十千米。这种情况一旦出现,通常难以在短时间内散开,影响港口的正常通行,甚至会造成船只发动机故障引发航行事故。

海洋生物学家对浮石的出现也十分担忧,他们认为浮石会影响阳光直射海底不利于浮游生物的生长对海洋食物链具有破坏作用。此外,漂浮的浮石还可能成为某些外来物种的“天然轮渡”,比如一些贝类,它们乘坐浮石筏漂浮到以前从未到过的陆地或者岛屿,就可能成为入侵物种,威胁其它生物的生存。

作者:马志飞,科普作家,北京科普作协会员,著有《石头记》《玻璃地球》等科普图书10余部,曾荣获自然资源部优秀科普图书奖、吴大猷科学普及著作奖佳作奖、中国自然资源作家协会“中华宝石文学奖”科普作品奖等。

审核董汉文 中国地质科学院地质研究所副研究员

出品:科普中国

监制:中国科学技术出版社有限公司、中科数创(北京)数字传媒有限公司

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