作者：蘇德辰（中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所） 鄭文君（山西省大同市云州區(qū)廣播電視臺(tái)）盧美（山西省大同市云州區(qū)火山地質(zhì)公園管理處）孫愛(ài)萍（中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所）

來(lái)源：《知識(shí)就是力量》雜志

提到火山，人們往往會(huì)想到諸如冰島、日本、新西蘭、印度尼西亞、美國(guó)等國(guó)家的火山，殊不知中國(guó)也有火山，并且還很多。典型實(shí)例有吉林的長(zhǎng)白山、黑龍江的五大連池和鏡泊湖、內(nèi)蒙古的阿爾山、廣東和海南的雷瓊火山群、山西的大同火山、云南的騰沖火山、臺(tái)灣的基隆火山和大屯火山等。而大同火山，指的是大同火山群，是華北地區(qū)保存最完好、出露最完整、規(guī)模最大的第四紀(jì)火山群，也是世界上唯一發(fā)育在黃土高原上、大陸板塊內(nèi)部裂谷系火山盆地內(nèi)的火山群。因此，大同火山群也被譽(yù)為“東亞大陸稀有的自然遺產(chǎn)”和“火山地質(zhì)博物館”。接下來(lái)，就讓我們走進(jìn)這座“火山地質(zhì)博物館”，看看有哪些神奇之處。

造型奇怪的錐形山包

在山西省北部與河北省西北部的桑干河流域，有一個(gè)面積近1萬(wàn)平方千米的大盆地，稱為大同—泥河灣盆地，它坐落在冀北山地、蒙古高原與山西高原之間的過(guò)渡地帶，大同市就坐落在盆地的西北側(cè)。從大同市區(qū)向東30~60千米的范圍內(nèi)，有一系列高差幾十米到幾百米的錐形山包，這些矗立在盆地內(nèi)的山包形態(tài)比較特別，大部分內(nèi)低外高，外圍又往往有個(gè)缺口，特別像馬蹄或簸箕。古人利用這些山勢(shì)，在山頂建有寺廟或烽燧，在山下耕種安居。1929年，法國(guó)古生物學(xué)家兼神學(xué)家德日進(jìn)與中國(guó)古生物學(xué)家楊鐘健在此地進(jìn)行古生物調(diào)查時(shí)，確認(rèn)這些山包是一個(gè)火山群。

為什么大同盆地會(huì)有火山

距今約300萬(wàn)年以前，山西大同與河北陽(yáng)原之間因地下巖漿和斷裂活動(dòng)形成了一個(gè)斷陷盆地，盆地曾長(zhǎng)時(shí)間被水覆蓋，與現(xiàn)今的貝加爾湖類似。水量多時(shí)，大同、陽(yáng)原和蔚縣等地可以連為一體。水位下降時(shí)，則分散成多個(gè)獨(dú)立的湖泊。因此，這個(gè)區(qū)域經(jīng)常是水草豐美的動(dòng)物樂(lè)園，生活過(guò)大量的珍稀動(dòng)物。20世紀(jì)20年代，大量動(dòng)物化石在陽(yáng)原縣泥河灣村首先被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，被命名為泥河灣動(dòng)物群。

大約在距今90萬(wàn)年至9萬(wàn)年之間，地下巖漿活動(dòng)導(dǎo)致大同古湖及周邊區(qū)域的火山噴發(fā)，形成了大同火山群。之后，大部分火山口都被幾萬(wàn)年前的風(fēng)成黃土覆蓋。距今兩三萬(wàn)年左右，永定河將華北平原與大同古湖貫通，大同湖水連同大量湖泊沉積物通過(guò)永定河流入華北平原，現(xiàn)在大同盆地的桑干河（永定河上游）就是在大同古湖的基礎(chǔ)上發(fā)育的。數(shù)千年來(lái)，人們?cè)谶@里安居樂(lè)業(yè)。大同火山群由32座大小不等的火山構(gòu)成，在全國(guó)各火山群中名列榜首，成為中國(guó)六大著名火山群之一。

活火山還是死火山

地質(zhì)學(xué)家、古生物學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士——尹贊勛

1932年9月，地質(zhì)學(xué)家、古生物學(xué)家尹贊勛來(lái)到了大同火山群，對(duì)10多座火山進(jìn)行了調(diào)查，他發(fā)現(xiàn)所有的火山都曾經(jīng)被數(shù)萬(wàn)年前的風(fēng)成黃土所覆蓋，這種黃土形成于一個(gè)特定的時(shí)期，在地質(zhì)學(xué)上稱為馬蘭黃土。馬蘭黃土之上，不曾發(fā)現(xiàn)任何火山活動(dòng)的痕跡，因此，他根據(jù)火山噴發(fā)物與黃土層之間的堆疊關(guān)系做出判斷，認(rèn)為最新的火山活動(dòng)大約發(fā)生在距今10萬(wàn)年到6、7萬(wàn)年之間，屬于不再活動(dòng)的死火山。

黑山腳下的黃土沖溝。沖溝，或稱蝕溝，為流水在侵蝕作用下在土壤中形成的地形，一般會(huì)在丘陵的山坡上形成。沖溝很像一個(gè)縮小版的山谷，但是通常深度、寬度不過(guò)十米上下

但在1956年，蘇聯(lián)地質(zhì)學(xué)家列別金斯基在對(duì)大同火山進(jìn)行考察和系統(tǒng)采樣后卻認(rèn)為，大同火山最近的噴發(fā)時(shí)間是在人類社會(huì)出現(xiàn)以后，所以，他推斷大同火山群里的火山不是死火山，是休眠火山。大同火山最后幾期的噴發(fā)活動(dòng)是在人類歷史時(shí)期，大同火山群的火山都不是死火山，而是隨時(shí)可以再次噴發(fā)的休眠火山。

到了1975年，社會(huì)上不斷出現(xiàn)大同火山將要爆發(fā)的傳聞，對(duì)當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)生活秩序造成了極大影響。

大同離北京的直線距離不足300千米，如果大同火山爆發(fā)，還將影響周邊省份，甚至危及整個(gè)華北。于是，尹贊勛先生又一次來(lái)到大同，經(jīng)過(guò)野外實(shí)地調(diào)查、綜合考古、歷史等多方面的證據(jù)，再次判定大同火山群都屬于死火山。之后又有多位科學(xué)家對(duì)大同火山進(jìn)行了多學(xué)科研究，已經(jīng)確認(rèn)大同火山群有3~4個(gè)大的活躍期，主要噴發(fā)時(shí)代始于距今80萬(wàn)年左右，終止于距今10萬(wàn)至9萬(wàn)年，每個(gè)大的活躍期又都有多次火山噴發(fā)，隨著測(cè)試技術(shù)發(fā)展，以后會(huì)有更多，更精確的年齡數(shù)據(jù)，但目前得到的數(shù)據(jù)都支持尹贊勛得出的死火山結(jié)論。

什么是活火山、休眠火山和死火山

地球是46億年前由眾多圍繞在太陽(yáng)周邊的塵埃和巖塊互相碰撞吸積而成。如今46億年過(guò)去了，地下的巖漿一刻也沒(méi)有停止過(guò)活動(dòng)，經(jīng)常會(huì)沿著一定的通道向上侵入，如果噴出地表，則往往形成以錐狀為主的各種形態(tài)的山體，這就是我們常說(shuō)的火山。

巖漿向上噴出的通道稱為巖漿通道，巖漿的出口稱為火山口。從地下巖漿開(kāi)始向上侵入、到噴出地表沉降、冷卻的整個(gè)過(guò)程稱為火山作用?；鹕絿姲l(fā)時(shí)，除液態(tài)巖漿外，往往還夾雜著火山灰、水汽和大量巖屑。

根據(jù)火山的活動(dòng)性，可以把火山分為活火山、休眠火山和死火山。人類歷史時(shí)期噴發(fā)過(guò)，地下仍有巖漿活動(dòng)且具有噴發(fā)能力的火山稱為活火山。處于暫停狀態(tài)、將來(lái)還可能噴發(fā)的火山稱為休眠火山，休眠火山與活火山之間沒(méi)有嚴(yán)格的界線。而人類歷史記錄以來(lái)從沒(méi)有噴發(fā)過(guò)，巖漿活動(dòng)已經(jīng)停止，將來(lái)也不可能再噴發(fā)的火山則稱為死火山。

金山上的火山巖?

死火山居然還能“復(fù)活”？

人類對(duì)火山活動(dòng)性的誤判會(huì)釀成大禍。墨西哥的欽喬納爾火山從1360年至20世紀(jì)70年代從來(lái)沒(méi)有噴發(fā)過(guò)，因此有人認(rèn)為它已經(jīng)“死”了。1982年年初，當(dāng)?shù)匕l(fā)生了多次地震，地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為這是火山復(fù)活的前兆，可是地質(zhì)學(xué)家的預(yù)警未被重視。1982年3月底至4月初，這座火山連續(xù)3次劇烈爆發(fā)，噴射出700萬(wàn)噸有毒的二氧化硫氣體和2000萬(wàn)噸碎屑物。遮天蔽日的火山灰最高到達(dá)2萬(wàn)米高空，導(dǎo)致長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的全球氣溫下降。強(qiáng)大的火山噴發(fā)還摧毀了以前的火山口，火山的海拔則由噴發(fā)前的1260米降為1060米，周圍9個(gè)村莊被火山摧毀，數(shù)萬(wàn)人傾家蕩產(chǎn)，上千人喪生。因此科學(xué)家一直對(duì)全球的主要火山進(jìn)行監(jiān)測(cè)和研究，以盡量避免對(duì)火山活動(dòng)性的誤判。

2019年2月拍的墨西哥軟喬納爾火山(圖片來(lái)源/谷歌地球)?

注：本文為國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號(hào)41772116)資助的成果（責(zé)任編輯 / 陳天昊 美術(shù)編輯 / 周游）


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