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地球的怒吼,由汤加火山喷发展开来

2022-05-13河北玄友珍

农村青少年科学探究 2022年3期
关键词:活火山汤加岩浆

河北 玄友珍

2022 年1 月14 日 上午,位于太平洋岛国汤加首都努库阿洛法以北约65 千米处的洪阿哈阿帕伊岛开始发生火山喷发,15日下午再次喷发。火山喷发致使大量火山灰、气体与水蒸汽突破对流层顶,进入高达20 千米的空中,形成直径近500 千米的伞形云团,迅速遮蔽了汤加全境。火山喷发损坏了海底通信线路,导致汤加与外界通信中断。有报道称,此次海底火山喷发的威力远比1 000 颗广岛原子弹还强。灾难发生后引起全球瞩目,多国发布海啸预警及避难指示。

汤加在哪儿?

汤加,全称汤加王国,位于南太平洋西部、国际日期变更线西侧,是每天早晨第一个体验新一天的国家。它有两个很有名的邻居,一个是旅游胜地斐济,东距汤加650千米;另一个是大名鼎鼎的新西兰,东北距汤加1 770 千米。

汤加由汤加塔布、哈派、瓦瓦乌3 个群岛共173 个岛屿组成,其中36 个有人居住,陆地面积747 平方千米,比我国香港还要小一些,总人口约10 万。全国划分为5 个区,首都努库阿洛法,它是汤加的政治、经济和交通中心。除此之外,汤加还有一座城市,叫内亚富。汤加的经济主要依靠农业、渔业、旅游业和国际援助。第一大贸易伙伴是新西兰,第一大外援国是澳大利亚。在所有旅游人数中,中国游客占比最大。

汤加是君主立宪制国家,国内有着严格的等级划分,分为王族、贵族和平民三个阶层。全国有33 个世袭贵族头衔,国王为国家元首。此外,汤加还是英联邦成员国,英女皇为国家名义元首,所以汤加有两位国王。

尽管是个小国,汤加却拥有一名世界级“网红”,那就是在奥运会上身穿传统服装半裸出场,因相貌英俊、身材性感而引发热议的汤加奥运代表团旗手,同时也是跆拳道和越野滑雪运动员的皮塔·塔乌法托法。

火山是如何形成的?

在介绍火山的形成过程之前,我们先来回顾一下地球是如何形成的。

地球是太阳系的一员,它的起源和太阳系的起源基本是一个问题。根据科学家的研究,太阳系形成于一团原始星云,而原始星云来自于更遥远的一次超新星爆发。星云在万有引力作用下开始聚集,在它的中心就形成了我们的太阳。然后残余物质围绕太阳运转,在不同的轨道上聚集形成了不同的行星。

地球大约形成于45 亿年前,雏形直径只有1 000 米。但就是这个“小地球”不停地旋转,吸收聚集着周围的其他物质,经过上千万年的积累,逐渐形成了现在地球的大小。刚形成的时候,地球总是会受到来自宇宙中各种陨石和小行星的撞击,再加上内部放射性元素产生了很多热量,使得它在这个阶段完全为熔融状态。等到撞向地球的小行星减少了,地球表面的温度降低了,岩浆慢慢固化、结块,才形成了现在的地球。

如今的地球从外到里有三层,分别是地壳、地幔和地核。虽然地球表面的温度降低了,但是地球内部的温度仍然很高,存在大量的岩浆和气体。通常情况下,在地下深处,坚硬的岩石会从四面八方把岩浆和气体紧紧地挤压住,让它们在地幔那一层静静地躺着。但是,当遇到薄弱的地壳时,岩浆和气体会接近地面,喷涌而出,猛烈地喷向高空。火山就这样喷发了。

哪里容易火山喷发?

根据火山的活动情况,人们把火山分为活火山、休眠火山和死火山三种。一直在活动,或过一段时间就会喷发一次的火山称为活火山。长期处于静止状态,但时不时还冒点烟的火山称为休眠火山。有人类记载后就再也没有喷发过的火山称为死火山。不过,由于地下有反复流动的岩浆和不断运动的地壳,死火山也可能变成活火山,再次喷发。目前地球上已知的死火山约2 000 多座,活火山约500 多座。从数量上看,海底火山要比陆地火山更稀少,但这些火山却是地球上最“多产”的火山。地球上每年大约75%的岩浆是由海底火山喷发的,因此这些火山常常比陆地火山还要高。

火山在地球上的分布是不均匀的,大多数火山分布在板块边界处,少数分布在板块内。前者构成了环太平洋火山带、大洋中脊火山带、东非裂谷火山带和阿尔卑斯-喜马拉雅火山带。约80%的活火山及其相关的火山活动都发生在两个板块相聚,并且其中一个俯冲到另一个下面的地方。俯冲下去的板块,一方面因挤压而造成局部压力增加,另一方面其自身也熔为岩浆。这时,上面受到挤压的板块如果出现裂口或薄弱处,压力极大的岩浆就会从这些地方喷出来,形成火山。

此次汤加洪阿哈阿帕伊岛火山就处在太平洋板块与印度-澳大利亚板块俯冲边界上,是汤加-克尔马德克群岛火山弧的一部分。火山前身是一座海底火山,2009年喷发后形成新岛屿。该火山曾于2014年、2015 年、2019 年 和2021 年发生多次喷发。

环太平洋带火山活动频繁。据资料记载,全球现代喷发的火山这里占80%,主要发生在北美、堪察加半岛、日本、菲律宾和印度尼西亚。印度尼西亚被称为“火山之国”,南部包括苏门答腊、爪哇诸岛构成的岛弧-海沟系,火山近400 座,其中129 座是活火山,这里仅1966~1970 年间,就有22座火山喷发。

火山喷发对人类有何影响?

海底火山喷发会引发海啸,而陆地火山喷发则可能导致山体滑坡和泥石流。除此之外,火山喷发还可能对大气产生深刻影响。一方面,火山喷出的含硫有毒气体会造成酸雨,污浊的空气更是会让一直以来受人类活动影响的大气环境雪上加霜。另一方面,火山喷发的连锁反应也可能导致极端天气事件增加。若火山喷发物中携带的大量二氧化硫穿过对流层,到达平流层的高层大气中,即可形成巨大的气溶胶硫酸云。这些云团使得大气的反射、散射和吸收作用加强,削弱太阳辐射,进而影响地表温度变化,形成“阳伞效应”。这些都会对农业生产造成危害,并进一步导致土地退化、农作物病虫害增加等情况的发生。

通常情况下,火山喷发的威力是通过火山爆发指数(VEI)来衡量的,影响因子包括喷出物的体积、火山云状态以及一些定向和定量观测指标。VEI 共分8 级,数值越高,火山释放的能量就越大。此次发生在汤加的火山喷发,指数或将达到VEI-5 至VEI-6 级。

位于非洲板块和欧亚板块边界处,意大利南部那不勒斯的维苏威火山,是世界上最著名的活火山之一。在公元79 年的喷发,火山爆发指数为VEI-5 级。火山灰云柱直冲33 千米高空,火山碎屑以每秒150 万吨的强度喷出。这次火山喷发,不仅摧毁了有两千多年历史的庞贝古城,也导致了近1.6 万人丧生。

1815 年4 月,位于印度尼西亚的坦博拉山发生了人类历史上最致命的火山喷发。此次灾难达VEI-7 级,夺去了12 万人的生命。进入海洋后的火山碎屑流引起了一系列高耸的海啸。火山爆发产生的大量二氧化硫,导致全球气温严重下降。斑疹伤寒席卷欧洲,全球作物歉收。随后的1816 年,欧洲和北美出现了著名的“无夏之年”。

位于菲律宾吕宋岛三描礼士、打拉和邦板牙三省交界处的皮纳图博火山于1991年喷发,当时的火山爆发指数达到了VEI-6 级,喷出约100 亿吨的岩浆和2 000 万吨的二氧化硫。这些悬浮在气体介质中的含硫颗粒形成大量气溶胶,数月后变为硫酸雾,长时间散射太阳辐射,导致1991 年至1993 年全球平均气温下降了0.3~0.5℃。

不过,据联合极地卫星系统对流检测器对大气中二氧化硫浓度的测量结果显示,本次汤加火山喷出的二氧化硫气溶胶的总质量约为40 万吨,分布在区域平流层中微小的含硫液滴和细小的灰烬颗粒,仍处在正常指标范围内。至于后续是否会对全球气候造成影响,还需要更多数据资料的确认和完善。

火山喷发有没有好处?

火山喷发并非百害而无一利,它也会创造很多价值。

火山活动可以形成多种矿产,最常见的就是硫磺矿的形成。陆地喷发的玄武岩,常结晶出自然铜和方解石;海底喷发的玄武岩,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。

火山喷发释放的热能促使了地热资源的形成,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,且无污染,因而得到了广泛的应用。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。

海底火山喷发如果露出海平面,则会形成火山岛,这样就增加了陆地面积。如夏威夷群岛就是火山岛,是太平洋上有名的火山活动区。这些岛屿都是火山喷发形成的,最年长的也不过470 万年。

除此之外,火山喷发后形成的火山地貌,如富士山、长白山天池等,已经成为著名的旅游景观。包括与其相关的地热能温泉,也可以开发旅游资源。火山泥含有丰富的矿物质成分,能够深层洁净毛孔中的污垢,让毛孔细致,并协助肌肤排出多余水分,防止脸部浮肿,因此火山泥可用来制作面膜和洗面奶。火山灰富含养分,可以提高土壤的肥力。

汤加不仅拥有悠久的南岛文明,也有着南太平洋上摄人心魄的美景。期待火山喷发的影响和疫情的阴霾消散的那一天,游客可以重回这片迷人的群岛。

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