书城童书我的第一本地球科学探索发现
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第25章 重大发明与发现(17)

如果许多大大小小、形态不同的火山聚集在一起,就组成一片丰富多彩的火山群。我国黑龙江省德都县附近的五大连池火山群,被科学家们誉为“天然的火山博物馆”,它由14座大小不同的火山组成,分布在不到600平方公里的广阔平原上。由于火山喷发和岩浆流出,把这里的一条小河拦腰截成5段,形成首尾相连的5个小湖,“五大连池”就是这样叫起来的。

火山喷发给人类带来过巨大的灾难。在过去的500年里,约有几百万人死于火山之灾,但它也并非一无是处,火山资源的利用也可以带给我们生活的乐趣与便利。

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。地热能是一种廉价的新能源,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。

火山活动搅动了地下炽热的岩浆,冲出地面形成火山岩。这些火山岩浆里饱含着各种矿液,经过一系列复杂的物理化学作用后,凝结富集成多种金属矿产和非金属矿产。陆地喷发的玄武岩,常结晶出自然铜和方解石;海底火山喷发的玄武岩,常可形成规模巨大的铁矿和铜矿。另外,我们熟知的钻石,其形成也和火山有关。

火山还是天然的化肥厂,因为火山灰是极好的天然肥料,它含有多种农作物所需的养分。有的活火山地区的居民,尽管那里火山频频爆发,他们仍然冒着生命危险在火山虎口底下居住。问他们为何留恋在此,他们则说舍不得离开这世界上最肥沃的土地。此外,诱人的火山风光更是当今的旅游资源和疗养胜地的热点。日本的富士山、夏威夷岛的火山群、美国的黄石公园、法国的维希公园以及我国黑龙江省的五大连池都以其火山景观而名噪于世。

地球上每年大约有50多次规模不等的火山爆发。有科学家认为,火山爆发和地壳运动是星球有生命力的一种表现,目前在浩瀚的银河系中还只发现地球和木星的卫星木卫一上有这种大规模的火山和地壳运动。此外,火山爆发还被认为有可能是全球气候变暖的一个重要原因。

火山口的秘密

火山口,顾名思义,这是火山喷发时的出口。它通常位于火山的顶端,是一个圆圆的洼地,形状如碗。世界上最大的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公里,南北方向25公里,周长100多公里,从它的规模就可以想象当时爆发的巨大威力。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”的恩戈罗火山口,它深达600多米,上面直径为18公里,面积254平方公里,底面积为260平方公里,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。

火山口并不是一开始就是今天的样子。墨西哥帕里库丁火山刚刚开始活动的时候,人们亲眼看到了地下仅仅有个几厘米宽的裂缝在冒烟,当时这里也没有什么“山”,是一片平坦的庄稼地。可是在3小时后裂缝就加宽到9米,喷发逐渐猛烈了。以后,喷出的碎屑物质和熔岩不断在喷火口的周围堆积起来,越堆越高,才成为锥形的山峰,达到了几百米的高度,而火山口也高高地位于山的顶端了。但是火山并非经常活动,它所能堆积的高度也是有限的。在它暂时停止活动以后,火山口还会因雨水冲刷等作用而被破坏。地下的岩浆如果冷凝,体积发生收缩,更会使上面的岩层因下面空虚而产生裂缝,火山口四周沿裂缝塌陷,扩展得很大。

有的火山在再一次喷发时,因为地下的岩浆黏滞,在能量蓄积得很大时才以爆炸的形式冲出来,这时往往会把原来的火山锥炸掉一大块,甚至全部炸掉,仅在平地上留下一个大坑,许多时候就在这坑中或坑的边缘再次喷发,形成新的火山锥和火山口。位于平地上的火山口也并不全由再一次爆发造成,有些火山开始喷发不久就停止活动,没有堆成锥形的山,火山口看起来不过是平地上的坑,其中常常积水成湖。

不仅位于平地的火山口可以积水成湖,位于山顶的火山口也能积水成湖。我国长白山主峰白头山上的天池,就是这种湖中的一个,它是靠天上降下来的雨雪维持湖中有水。还有些火山口湖中有从岩浆中分离出来的水,含矿物质多,因此可以呈现多种颜色。印度尼西亚的佛罗里斯岛克里莫托火山顶上,有3个水色不同的湖,就是这个原因,他们都是火山的喷出口,现在虽然火山没有爆发,但其中两个湖底下的喷气孔还在喷出火山气体,一个喷出的物质中含硫较多,使湖水呈现绿色;一个含铁多,湖水便成了红褐色;另一个是清水,表现为蓝色。

到已处于宁静状态的火山口中去,是没有什么危险的。不过有些火山口湖看起来平常宁静,却潜伏着危机。喀麦隆高原上的尼尔斯湖就是这样的一个,湖水清澈,长期与高原上其他30多个湖泊无异。但是到1986年8月21日夜晚,湖中发出闷雷般的声音,并在同时升起了一股巨大的气柱并向低处的山谷聚集,雾气很快就笼罩了山谷里的村庄,掩盖的厚度最多达到50米。原来这是长期聚集在湖水底下,以二氧化碳为主能致人于死地有毒气体,现在翻涌到湖面上来了,持续喷发了一个多小时。在毒气弥漫的地方,许多还在熟睡的人们,糊里糊涂地就不再苏醒了;清醒一点的,如走不出这雾气的笼罩,也难逃性命。一个晚上,约2000人丧生,死去的牲畜更多,连苍蝇也被消灭得看不见了。造成灾难的根源,显然就是这火山,这些火山气体,早就在从地下释出,湖水掩盖了暗藏的危险,等这些毒气翻涌上来后,造成了这场悲剧。事后湖水变成了红色,这是沉淀在湖底的含铁物质翻滚上来的结果。

世界上有很多火山在强烈的爆发过去后,喷气的活动还能维持好久。喷出的气体中有大量的水汽,还有碳酸气、气态的盐酸、亚硫酸、氟酸等酸类,以及气态的硫黄、硫化砷等物质。它们之中有的有强烈的腐蚀性,有的甚至有剧毒。因此到这种火山口里去是很危险的。

维苏威火山的威力

维苏威火山是意大利乃至全世界最著名的火山之一,位于那不勒斯市东南,海拔高度1281米。其西南脚下10公里处便是著名的庞贝古城。据地质学家们考证,维苏威火山是一座典型的活火山,数千年来一直在不断喷发,庞贝古城就是建筑在远古时期维苏威火山一次爆发后变硬的熔岩基础上的。

维苏威火山地处亚欧板块、印度洋板块和非洲板块边缘,在各板块的漂移和相互撞击挤压下,在25万年前爆发形成。当时欧洲处于冰河时期,气候干冷、土地贫瘠、林木稀少,只有大片耐寒草原。随着欧洲气候的变暖,加上这里肥沃的火山灰,使得火山周边成为植被茂密的富庶之地。早在公元前8世纪,依托于地中海天然良港的一座小渔村庞贝,逐渐发展为城市。几百年之后,它商贾云集,拥有2万人口。当时著名的地理学家斯特拉波根据维苏威火山的地形地貌特征断定它是一座死火山。人们完全相信了他的这一论证,对火山满不在乎,在火山的两侧种上了绿油油的庄稼,平原上到处遍布着柠檬林和橘子林,还有其他果园和葡萄园,他们万万没料到这座“死火山”正在酝酿着一场毁灭性的大灾难。

公元62年2月,一次强烈的地震袭击了这一地区,造成了许多建筑物的毁塌。地震过后,庞贝人又重建城市,而且更追求奢侈豪华,然而,庞贝还没来得及从那次地震中复苏过来,在公元79年8月24日这一天,维苏威火山突然爆发了。先是一声震天动地的巨响,随着一阵黑烟从山顶腾空而起,紧接着断断续续的爆发声夹杂着大量的灰尘、砂土、碎石冲向天空。黑烟汇合成烟柱,直插云霄,足有5000米之高。夜晚,浓黑的烟柱变成熊熊的火焰,方圆几十里照耀得如同白昼。当碎石和灰尘抛向天空以后,散落飘移开来,形成“石头雨”。漫天蔽日,顷刻之间使晴朗的天空变成漆黑的“夜晚”,伸手不见五指。在这些飘落下来的碎石中,有些甚至重达100公斤。呛人窒息的硫黄气及其他难闻的气体令人呕吐、昏昏沉沉地倒下,再也起不来了。有许多活蹦乱跳的野兽和家畜,也都在“毒气”的弥漫下丧生。原来郁郁葱葱的草木,顿时焦枯,毫无生机。几乎与此同时,瓢泼大雨从天而降,但不是明净透亮的雨水,而是浑浊黏稠的泥水,地上的一切景物,都被涂上一层厚厚的“泥漆”。

祸不单行,从喷气冒烟的山顶上又流出火红灼热的熔岩,所到之处林木燃烧了、田野燃烧了、房舍燃烧了。转瞬之间,大片绿野变成火海,不仅所有地栖的动物都遭到火燎殒命之灾,连飞鸟也很少逃脱而跌落到火海之中,化为灰烬。更惨的是从山上喷发出来的尘埃,源源不断地飘到了庞贝城,瞬息之间,火山喷出的灼热的岩浆遮天蔽日,四处飞溅,浓浓的黑烟,夹杂着滚烫的火山灰,铺天盖地降落到这座城市,空气中弥漫这令人窒息的硫黄味。很快,厚约5~6米的熔岩和火山灰毫不留情地将庞贝从地球上抹掉了。后来,从罗马南下和从希腊、西西里北上的移民们发现火山山脚一带已经长满茂密的森林。当人们伐去树木之后,便裸露出黑油油的黑土地,于是大家就在这上面开发种植葡萄。1748年春天,一名农民在深挖自己的葡萄园,他高举锄头“哐啷”一声,好像掘到了一块巨石,但怎么使劲也拔不出锄头。他连忙喊弟弟、弟媳帮忙。众人扒开泥土和石块,发现锄头穿透了一个金属柜子,于是大家七手八脚把柜子挖出来,打开一看,里面竟是一大堆熔化、半熔化的金银首饰及古钱币。消息传开,在这片土地上种植葡萄的农民突然想起祖辈相传的关于庞贝失踪的传说,于是盗宝者蜂拥而至,尔后也引来一批历史学家与考古专家来这里考古。

后来意大利政府根据专家们建议,于1876年开始组织科学家进行有序发掘庞贝古城。经过百余年七八代专家的持续工作以及数千名工作人员的辛勤维护,终于将庞贝古城这一惊心动魄的一幕真实地再现于世人面前。在清理发掘中,人们发现火山灰凝结而成的岩石不时发出中空的响声,打开一看,原来是人畜形态“铸成”的空模子,其形体轮廓的线条清清楚楚。后来,当挖掘到中空响声时,就小心地先凿开一个小洞,用石膏浆灌注进去,停会,再打开岩体,整具的人兽“雕塑”就暴露出来,有时,还能见到他们被火山灰掩埋时的挣扎惨状。从挖掘出来的“尸首”中进行初步统计,当时惨遭罹难的竟有两千余人。如今的庞贝古城已被联合国教科文组织定为世界文化和自然遗产,每天吸引着数以万计的来自世界各地的游人们来这里参观,被人们称为“天然的历史博物馆”。

自吞噬庞贝古城后,维苏威火山至今已经爆发了36次。1631年的大爆发使那不勒斯4000人丧生,1944年二战期间是最近的一次爆发。尽管从此以后维苏威火山没再出现喷发活动,但平时仍不时地有喷气现象,说明火山并未“死去”,只是处于休眠状态。

危险的埃特纳火山

在地中海最大的岛屿西西里岛上,高耸着一座海拔3340米的独立锥形黑色山峰,这就是著名的埃特纳火山。它下部是一个巨大的盾形火山,上部为300米高的火山渣锥,说明在其活动历史上喷发方式发生了变化。由于埃特纳火山处在几组断裂的交汇部位,一直活动频繁,是有史记载以来喷发历史最为悠久、喷发次数最多的火山。

埃特纳火山的喷发史可以上溯到公元前1500年,已有500多次爆发历史。它第一次已知的爆发是在公元前475年,距今已有2400多年的历史。而危害最大的一次喷发开始于1669年3月8日,星期五夜间。一阵地震后,从埃特纳火山内传出轰鸣声。在接下来的那个星期一,一天内就发生了3次猛烈的喷发。重达136公斤的巨砾被抛入几千米高空。炽热的火山渣落在周围乡村地区,毁灭了几个村庄。人们发现,在埃特纳火山的侧面,裂开了一条约宽2米、长16公里的狭长口子,熔岩流从裂缝中涌出。这次喷发持续了4个月之久,滚滚熔岩冲入附近的卡塔尼亚市,使整个城市成为一片火海,2万人因此而丧生。18世纪以来,火山爆发更加频繁,本世纪已喷发10余次。1950—1951年间,火山连续喷射了372天,喷出熔岩100万立方米,又摧毁了附近几座市镇。1979年起,埃特纳火山的喷发活动持续3年,其中1981年3月17日的喷发是近几十年来最猛烈的一次,从海拔2500米的东北部火山口喷出的熔岩夹杂着岩块、砂石、火山灰等以每小时约1公里的速度向下倾泻,掩埋了数十公顷的树林和众多葡萄园,数百间房屋被摧毁。据统计,自埃特纳火山喷发以来,累计造成的死亡人数已达100万。

尽管埃特纳火山给当地生命财产造成了巨大威胁,但居民们还是不愿撤离故土,远走他乡。原因是火山喷吐出来的火山灰铺积而成的肥沃土壤,为农业生产提供了极为有利的条件。在海拔900米以下的地区,多已被垦殖,广布着葡萄园、橄榄林、柑橘种植园和栽培樱桃、苹果、榛树的果园。由当地出产的葡萄酿成的葡萄酒更是远近闻名,使该地区成为人口稠密、经济兴旺的地区。而在埃特纳火山海拔900~1980米的地区为森林带,有栗树、山毛榉、栎树、松树、桦树等,也为当地提供了大量的木材。海拔1980米以上的地区,则遍布着火山堆积物,只有稀疏的灌木。山顶还常有积雪。

由于埃特纳火山是活火山,就是在停止喷发的休眠期间,内部也处在持续的沸腾状态,火山口则始终冒着浓烟,因此意大利政府将它列为“高度危险区”而禁止游人登山游览参观。但每次火山爆发时,来自意大利、欧洲各国乃至世界各地的游客,难以计数。为了便于游览,20世纪60年代在火山上建立起盘山公路和缆车,其中长4200米的缆车终点距主要火山口不远。此外,山上还有纪念罗马皇帝哈德良曾经攀登埃特纳火山的古迹。近年来,许多研究火山的科学家发现埃特纳火山喷发时,每天可以喷出24公斤的黄金和9公斤的白银。但是这些贵重的金属都以气体状态存在,没有发现液态和固态,也就是说目前还没有办法回收它们。