神奇的火山-刘嘉麒

主讲人简介

刘嘉麒：中国第四纪研究委员会主任，中国火山学会副理事长。中国科学院地质与地球物理研究所研究员

主讲内容

提起火山，大家都很熟悉，那就像地壳在爆炸，大地在轰鸣，它会给人类带来一些灾难，同时也可以给社会创造许多的财富。什么是火山？火山就是地下的岩浆喷到地表以后，有的喷到高空再落下来，有的从地面流出来，在喷出口附近，或者在它流动的渠道，冷凝后形成各种形态的堆积物。所以谈到火山，它总是跟岩浆有着密切关系。火山有各种形态，各种喷发方式，有活火山，有死火山，介于活火山和死火山之间，还有叫休眠火山的。

另外还有一个泥火山，最著名的泥火山是美国的黄石公园。地球上，不光在陆地上，在海洋里都有火山，在其他星球上也有火山。那么我们中国有没有火山，有哪些火山？中国由于近五十年来，几乎没有火山喷发，所以很多人感觉中国好像没有火山似的，其实中国在历史上也是个多火山的国家，特别在东部地区。中国有没有活火山？根据现在研究的情况，至少还有十来处火山是活火山。大家会问，为什么地球上会有这么多火山喷发？这是一个很大的科学问题，现在还有些问题没有搞清楚。但是经过多年的研究，很重要一点就是由于板块运动造成的。地球上分了很多的板块，板块之间互相运动和互相作用，一个板块插到另一个板块下面，就在俯冲的地方温度增高，把地壳下面的东西熔融了，以后随着压力和温度的增高，慢慢地这个岩浆就往上升，喷出地表。讲了这么多的火山，火山到底有什么用处和什么灾害？这是很重要的。

我认为，它给人类社会造成的好处大于它的害处，它的好处，第一个是它可以给人类创造一些土地资源，除了土地资源，就是矿产资源，所以火山喷出来的东西几乎都有用。还有就是很多的矿产跟火山喷发有关系，大家要是比较感兴趣的就是宝石了，有些宝石就是火山喷发出来的；再说一说火山灾害。世界上有十大自然灾害，其中就有火山，火山好像排在第六位，有记录的世界上最大的火山灾害是印度尼西亚的坦博拉火山喷发，这一次火山喷发使得九万二千人死亡。所以火山喷发造成的人员伤亡和财产损失是很严重的。最后想谈一下火山怎么监测，怎么预防它。

如果说地震灾害很厉害，而且到目前为止还不能很好地预测地震灾害，因为地震有两个参数，时间和空间都不定。火山基本上有一个参数，就是它的空间基本能定，一般很少在一个没有一点关系的地方冒出火山来，所以它的空间位置大致能定，但是时间没法定，通过观测可以对火山的活动和爆发做出比较科学的准确预测。

全文

大家好，我今天给大家讲的是《神奇的火山》。提起火山，大家都很熟悉，那就是地壳像在爆炸，在轰鸣，它会给人类带来一些灾难，同时也可以给社会创造许多的财富。大家最熟悉的可能是意大利的火山喷发，公元79年的火山喷发把一个庞贝城埋在火山里头，一些市民死在水深火热之中，后来这个城市又被发掘了。所以火山喷发会给人类带来很多灾难，同时也能给人类创造许多的财富，我今天就想在这方面给大家做个简单的介绍。

什么是火山呢？火山就是地下的岩浆喷到地表以后，有的喷到高空再落下来，有的从地面流出来，在喷出口附近，或者在它流动的渠道，冷凝后形成各种形态的堆积物。但大部分火山是圆形，锥形，盾形。所以谈到火山，它总是跟岩浆有着密切关系，并且有一定的通道。19世纪西方有个著名火山学家叫乔治．斯克洛珀说过，假如卖牛奶的小女孩相信月亮是一个大奶酪，那么天文学家就会想象我们地球是个凝缩的星云，化学家就猜它是由铝和钾化合的球，矿物学家说它是个巨大的晶体，而动物学家说地球是个巨大的动物——一个有生命和热的物体，火山是它的鼻孔，岩浆是它的血液，地震是它的脉搏，这是对火山的一个比较形象的比喻。

当初人类对火山认识有个过程。在西方，研究最早的是地中海沿岸国家，特别是意大利，地中海有好多火山喷发，当时老百姓不知道火山是怎么回事，认为是一种神火，就以为是地下的火神在作怪，把它作为火神来看待。而东方和西方对火山有着截然不同的认识。我们中国，古代关于火山和地下焰火现象的一些记载，实际上不是火山喷发，大部分是地下的煤层自燃，或者是天然气自燃后冒出的火。由此看来，早年西方把真的火山当成了火神，我们把不是火山又当成了火山。

这是真正的地球形态，地球现在就是这样。整个地球从本质上来说是岩浆形成的。岩浆有的是喷出了地表，有的没有喷出地表，喷出地表的岩浆就形成了火山，没有喷出地表是另一些岩浆岩。所以火山作用是一种很重要的地质作用，在地质作用当中，只有火山作用，从地球深部，也就是从地幔到地壳，一直到地球的表层，到大气圈，甚至说平流层也受火山作用的影响。所以火山喷发是自然界中一种非常重要的自然现象和地质作用。

在实际生活当中，或者在一些资料上，我们会看到很多各种形态的火山。火山的形态与喷发的方式有关系，而喷发的方式又与岩浆的成分和所处的地质背景有关，也就是说看它在什么样一个地质条件下喷发的，喷发的方式不一样，最后形成的火山形态也不一样。

下边就看看有哪些岩浆成分。地下的岩浆主要是由硅、铝化合物形成的，它的主要成分就是二氧化硅、三氧化二铝这些成分，当然还有很多种成分了。由于硅的含量不一样，通常在学术上分成酸性的，中性的和基性的岩浆。二氧化硅含量高，酸性就强；二氧化硅含量低，基性就比较强。二氧化硅含量的多少决定着岩浆的粘稠度，二氧化硅一多，岩浆就特别粘，粘就不容易流动，它把一些气体都裹在里边，一旦爆发，爆发力就特别强；要是二氧化硅含得少，里面含其他金属，铁、镁、钙这些金属含量比较多的时候，岩浆就比较稀，流动性就比较强，爆发力就不强了，从而决定了好多不同类型的火山喷发。火山喷发的方式大部分是中心式，还有裂隙式。中心式就是中间有一个火山口，从火山口喷发，这样的火山喷发通常比较强烈，有时称爆发，最后形成火山的那样形态，若多次喷发就形成复合型火山；还有的是火山锥不很明显，火山口却比较明显，就像现在看到的。

火山喷发除了中心式，还有裂隙式，就是地球表面上有裂缝，像这个就是一个裂缝，岩浆从这里冒出来了，形成一条火线，有时候看上去很漂亮，岩浆沿着裂缝流出来，就像钢水从炼钢炉里放出来，红彤彤的。如果看火山喷发，在晚上看特别壮观，那是火海，像火的海洋一样。其实在自然界很多作用是很复杂的，也有中心式和裂隙式相结合的，你看这个，沿着这条线是一个裂隙式喷发；在这条线当中，又一点一点的，它又是中心式的，这就是把中心式喷发和裂隙式喷发结合到一起了。那么有的岩浆刚刚拱出地面，就是像我刚才说的那样基性的，二氧化硅含量比较低的，它拱出来就形成盾状火山，这就是基性岩浆喷发了，这种岩浆流动性非常强，整个就成了一个岩浆的海洋。在夏威夷考察时候，晚上看特别壮观，就是这种情况。

火山有各种形态，各种喷发方式，有活火山，有死火山，介于活火山和死火山之间，还有叫休眠火山的，也就是说这个火山是活火山，但是最近它没有喷发，处在一种比较静止的状态，可是静止状态并不等于它不活动，只是没有喷发就是了，所以有的时候就把它叫休眠火山。对于活火山各国对它辨别的标志不完全一样，火山多的国家，比如像印度尼西亚、日本这些国家，它们有的时候把两千年以来喷发过的火山称为活火山，但是从全球对活火山考虑的话，大致在一万年以来还有过一次喷发的这种火山，都可以列入活火山范畴里头。我们国家，在座的可能也觉得，好像没听说哪儿有火山喷发，其实就是新中国成立以后也还有过喷发，比如1951年在昆仑山就有过喷发，但是那儿是无人区，四千八百多米多高的地方没人去，当时是修青藏铁路的工人听到了声音，看到喷发的状态，后来新疆日报报道了此事。后来我们去考察那儿确实有一群火山在那里。所以活火山就是在可预见的未来，还能喷发的火山，或者在过去的几百年、几千年、甚至一万年以来，有过喷发的火山都算活火山。

那么死火山就是在可预见的未来，不可能有喷发活动的这种火山，或者在过去很长的时间里，它也没有喷发过，这样的火山就称为死火山了。那么处在中间静止状态的，就称为休眠火山。

这里顺便提一下，还有一个泥火山，因为最近，特别是去年，有些新闻界炒得比较多，我把这个事情跟大家说一下，就是泥火山，从科学含义上它不属于火山的范畴。所以叫泥火山，顾名思义，第一是它有泥，就是它喷发的全是泥，然后形成的形态又像火山，根据这两条就把它叫泥火山，应该说名字并不坏，可是从科学上来讲，火山必须有岩浆，而且必须有岩浆通道，有活动的机制，那它不具备这一条。泥浆不是岩浆，它们大部分形成于含水层，像有地下水，有沼泽这些地方，这些地方又有很多的油气藏，当油气藏的气压达到一定程度的时候，就可以从地下爆发出来，然后就把这些泥浆流出来。我们国家有两处泥火山，一处在新疆独山子和乌苏市的白杨沟，另一处在台湾高雄。你看这个火山锥也是很好看的，但是都是泥浆。为什么能燃火呢？因为地下有沼气，冒出来你一点火，就能够把它点着了。

最著名的泥火山像美国的黄石公园，黄石公园是一个大的火山区，但在这个火山里头也有一些泥火山，像这个就是泥火山，这个喷泉大致有是隔一小时或者几小时喷一次，或者是隔几十分钟喷一次，是一个很壮观的景观，喷得非常高，喷出的水柱能有几百米高的，但是你看是喷气，水是很凉的，不是热的。这都属于泥火山范畴，因为它没有岩浆参与。所以，大家在讨论泥火山的时候，不要把它跟火山混起来。

地球上，不光在陆地上，在海洋里都有火山。在其他星球上也有火山，星球上的火山，在这个太阳系的星球，实际上只有地球和木星才有活动的火山，像金星和火星它们比较年轻，但是那里的活动火山都停止了；月球虽然是地球的卫星，但它很老，月球上的火山在四十多亿年前就停止了，现在在太阳系星球当中，只有地球是火山活动最强烈，最频繁。

海洋中也有很多的火山喷发，根据近五十年来的统计，从陆地到海洋，每年全球平均有50次左右火山喷发，因为有的是在海底，有的是在山区，能被人们感知的火山喷发并不是很多的。这个显示的是夏威夷群岛，这个群岛全是火山喷发形成的。

那么我们中国有没有火山，有哪些火山？中国由于近五十年来，几乎没有火山喷发，所以很多人感觉中国好像没有火山似的，其实中国在历史上也是个多火山的国家，特别在东部地区，像这个图上这些红点，都是火山分布的地区，东部沿海地区，尤其是东北，还有青藏高原，火山活动还是很强烈的，应该说中国东北和东南沿海地区，当初火山活动不亚于当时的日本；在地质历史上，当时的海峡两边，火山活动应该说是旗鼓相当的，只是后来大陆这边比较减弱了。中国既然已经好长时间没有火山喷发了，中国有没有活火山？根据现在研究的情况，至少还有十来处火山是活火山，我给大家数一数，从北边来，最著名的像五大连池，这是我们国家非常有名的一个火山区，最近都申报世界地质公园了，那里的火山形态、地貌形态非常标准，也非常壮观，号称火山博物馆。然后在大兴安岭这块，这块目前没有历史记载，但是从火山的地貌形态和岩石状况看，说是有活火山也应该没有问题。再往下来到了镜泊湖，那里有块地方叫地下森林，就是火山喷发形成了很多的火山口，火山口里长满了树，阴森森的，火山口很深，有的四百多米深，那你下去的话，再上来是很难的；那里树长得很旺盛，长得也特别高也特别密，从山顶往下看，就好像地下有森林似的。再就是长白山，在长白山西边的吉林省辉南和靖宇那一带，那里的火山也特别多；再往南来，就到了台湾和海南岛，然后是腾冲，再就到了青藏高原，像西昆仑那儿有个阿什库勒盆地，阿什库勒盆地有好多的火山。这是我们国家最大的火山—长白山，这是卫片，从空中看天池火山，中间是长白山天池火山口，这是很著名的天池了，天池的水深三百七十三米；这是北朝鲜那边，长白山是国际山，有一半在我们这边，一半在那边，我倒是还算有幸到它们那边去考察过，这个就是它们那边火山的状况，它们那边山下大约有五十公里远是光秃秃的，这对我们搞地质的是比较有利的，能看到很多东西，我们这边一下了山就是森林，不到河沟里去的话，一般很难看到一些喷发物的。这就是朝鲜那边，是火山在地面上表现的一些状态。

大家会问，为什么地球上会有这么多火山喷发？这是一个很大的科学问题，现在还有些问题没有搞清楚。但是经过多年的研究，很重要一点就是由于板块运动造成的。地球上分了很多的板块，板块之间互相运动和互相作用，一个板块插到另一个板块下面，就在俯冲的地方温度增高，把地壳下面的东西熔融了，以后随着压力和温度的增高，慢慢地这个岩浆就往上升，喷出地表；火山也是在地球表面一些薄弱的环节喷出来，哪块有裂缝，哪块就比较脆弱，它就从那冒出来。反正什么事都是找软的欺负，火山也是这样。在大洋里，好多的岛屿都是火山喷发形成的，有的火山喷发以后还没露出水面就没成陆地，一旦露出地表就成岛了．夏威夷那块是一个很典型的火山活动带。

讲了这么多的火山，火山到底有什么用处和什么灾害？这是很重要的。我可以这么说吧，不是因为我做点这方面工作才吹捧火山，好像任何事物都具有双重性一样，火山在自然界当中有好处，也有坏处。首先我给大家讲讲它的用处，就是评功摆好吧，说一说火山有什么好处。在我看来，火山跟地震是孪生的兄弟，就是有火山的地方基本上都有地震，但是有地震的地方不一定有火山，这一点反过来是不对的，但是地震到目前为止，还没有研究出来它到底有什么好处，有什么用处，我想这可能也是个问题，因为不可能一件事情只是一面性，但是据我知道，好像地震目前没有什么用处，将来也许应该能找出它有用的一方面，否则它就是单一性的，就不是双重性的。但是火山不是这样，我认为，它给人类社会造成的好处大于它的害处，它的好处，就是它有用的地方，我大致列了这么几条：第一个是它可以给人类创造一些土地资源，这个土地资源的，我就像刚才说的，像夏威夷岛全是火山喷发出来的，那现在就是土地了，就是美国国土了，而且大夏威夷岛那块几乎年年都有火山喷发，岩浆流到海边去以后在那儿凝固了就成了陆地，扩展了领土；若是火山喷发地强烈，一年能扩展几平方公里，或者再多点。这些岛屿基本都是火山喷发形成的。除了土地资源，就是矿产资源，由火山作用形成的矿产资源是挺多的，包括非金属资源和金属资源。那非金属资源就是火山喷发物，随便哪种火山岩石几乎都可以用，有些玄武岩就用作铸石来开发，像长白山产的浮石、火山灰和火山渣装到编织口袋里就能卖，实际上价钱比白面还贵呢，它是很好的填充建筑材料，修高级机场、体育场，如果要用这种火山渣填充的话，质量就比较高了，高级的水泥也是用火山渣做填料的，所以火山喷出来的东西几乎都有用，这是在非金属材料方面。还有就是很多的矿产跟火山喷发有关系，大家要是比较感兴趣的就是宝石了，有些宝石就是火山喷发出来的；很多矿产资源，包括一些金矿，还有一些铜矿都跟火山作用有关系，所以火山能给我们创造很多的矿产资源。

这个图是长白山的一个温泉，温泉本身也是一种资源，最简单就是做温泉浴，取暖也可以，像长白山这个温泉，最高温度达到86度，所以温泉是可以开发利用的。冬天去那里，温泉附近景色也非常漂亮，这是长白山的瀑布了，它被冻上了，但下边温泉的地方就没冻上。这就是火山给我们创造的一个好处吧。

还有很重要一点，就是火山能创造很多的自然景观，我可以不过分地说，世界上很有名的一些风景区大部分是火山区，像美国的黄石公园，夏威夷，日本的富士山，我们国家的长白山，五大连池，现在全国有41个地质公园，大概与火山有关的至少有七个，所以，有火山的地区风景几乎都很漂亮。到日本去，你到那些火山区去看，旅游的人络绎不绝的。这个是长白山鸭绿江大峡谷，这是由火山渣、火山灰形成的，是这么一个壮观景象。那边是长白山一个主峰，将军峰，属于朝鲜，2755米高，朝鲜那边只有劳模和一些先进分子才能登上将军峰的，那是一种荣誉。其它一些自然景观，像最近新闻界谈到的阿尔山，去年秋天我们去过那里，这是秋景，这里面的火山口湖，很幽静的，山清水秀。这是腾冲，你们看这个景观是不是挺漂亮的，这就是咱们云南腾冲那里的火山区，后边是火山，前面是些稻田。

国际上，火山区是科考和旅游的圣地，这个是印度洋里的有个留尼汪岛，挨着毛里求斯岛，那年我们去考察时，那里的火山正在喷发，我们测一下岩浆温度是一千零五十度。到那里考察就比较难了，熔岩刚冷凝，有时候很危险，上边冷凝了就结成硬壳，有的地方壳很薄，你一下踩下去，底下就是熔岩，熔岩就是一千度，像钢水似的，不小心掉下去就麻烦了。还有到这个地方比较麻烦的就是毒气特呛人，它散发那种硫化氢还有一些其他毒气，把你呛得根本受不了，所以到这地方去得戴防毒面具。不过，有些人不怕这些，越是火山喷发越往前冲，往火山那去，知道火山要喷发了，很多人开车向火山周围涌来，到山附近不能开车了，就开始步行，谁勇敢谁就离火山口近。

你看这个富士山多漂亮，富士山是最标准的火山造型，它形态好，三千七百多米。最近日本人对富士山监测很厉害，因为它是1707年最后一次喷发，到现在快三百年了，现在比较活动。它喷发的时候，1702年长白山也喷发，如果它再喷发的话，长白山也许也有可能喷发。

这是复活节岛，在智利东边，很神秘，好像世界上七大神秘的事就包括这个复活节岛。这些大石头有的像一间房那么大的石头刻着人面石像，可是没人知道那里的石头是怎样搬运的？那里有个飞机场，虽然是国际机场，却是草房，很有意思。所以，火山区不光是观赏，还有很多文化的东西，这就是给我们创造的一些财富。

再说一说火山灾害。世界上有十大自然灾害，其中就有火山，火山好像排在第六位，是这样的。火山喷火也好，喷气也好，喷出的熔岩石头以及泥浆，崩塌，释放毒气，都会造成很多的灾害，有记录的世界上最大的火山灾害是印度尼西亚的坦博拉火山喷发，这一次火山喷发使得九万二千人死亡，这是1815年的事情。然后是1985年，南美洲的哥伦比亚的一个鲁伊斯火山，鲁伊斯火山实际上喷发的规模并不很大，但是火山形成的熔岩流和碎屑流把城市给冲了，死了两万三千多人，这是近代死人最多的一次灾害。造成这次灾害以后，联合国在1987年制定了一个减灾十年计划，把火山灾害列入第六名。后来，哥伦比亚还有一次火山喷发，我有一个英国同事就埋在里边了，是很遗憾的。所以火山喷发造成的人员伤亡和财产损失是很严重的。火山有时喷发大量的火山灰，火山灰弥漫造成的灾害也很大，像菲律宾那次火山喷发，火山灰最厚的地方能堆上两百米，能喷到35公里高处，这个高处就到了平流层，覆盖面非常大；1980年美国圣海伦斯火山喷发，把一个山头掀掉四百米，多大的力量！喷发的火山灰不光是把美国西部弥漫了，还扩展到北半球很多地方。这是上个世纪两次最大规模的火山喷发。但是这两次火山喷发由于预报得比较好，人员伤亡很少，但是给环境造成的灾害和社会财产造成的损失还是不小的。

这是我们在夏威夷考察时遇到的公路被熔岩堵了。印尼这个火山，叫喀拉喀托火山，也很有名。我们正在那儿考察时，结果闹地震了，大概有四级左右，整个山都晃起来了，这可把人吓坏了，因为我们已离山口就不到一百米了，有地震很可能火山就爆发了。刚才说了，有火山喷发的地方大部分有地震，你们看到这个火山带，跟地震带基本上可以吻合的。

还有一些间接灾害，像火山形成的火山云和喷出来那些火山灰会给航空业造成很大的危险。这是在阿拉斯加那边的火山喷发，当飞机经过火山灰弥漫地区，非常细的火山灰渗透到飞机的一些缝里，就会给飞机的机器造成故障。这是一个真实记录，有一架飞机路过这块的时候，它几个发动机都失灵了，就是离地面好像不到四百公尺的时候，有一个发动机又好了，结果好悬没掉下来。所以一到火山喷发的时候，很多飞机不敢穿越火山喷发的地区，要不就改航，要不就得取消了，这等于是间接造成的一些损害。

最后想谈一下火山怎么监测，怎么预防它。如果说地震灾害很厉害，而且到目前为止还不能很好地预测地震灾害，因为地震有两个参数，时间和空间都不定。火山基本上有一个参数，就是它的空间基本能定，一般很少在一个没有一点关系的地方冒出火山来，基本上火山喷发发生在原来的火山区，所以它的空间位置大致能定，但是时间没法定，通过观测可以对火山的活动和爆发做出比较科学的准确预测，上个世纪国际上对火山的监测已经有了很大的进步，像美国的圣海伦斯火山喷发，1991年菲律宾的皮纳图博火山喷发，按照它的喷发规模能够造成很大的危害，但由于预报得比较准，造成的危害也相对比较小。

我想我就介绍到这里，谢谢大家。