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第12章 地震的伴随者火山喷发的瞬间(2)

第二个着名的火山在云南腾冲,这里有两个火山带,东带是上新世的火山群,西带是第四纪的火山群,共有40多座。火山地貌保存相当完整,其中以“打鹰山”最为壮观,相对高度达645米以上,山势巍峨,为全区火山之冠。山顶有深60米的火口,火口中又有4个小火口,各种火山地质现象都能见到。1609年(明?万历)“打鹰山”火山喷发,引起山上大火,羊群与牧羊人被焚毙。过了30年,即1639年(明朝崇祯十二年),着名旅行家、地理学家徐霞客到那里观看火山喷发后留下的热泉情景时写道:“遥望峡中蒸腾之气,东西数处,郁然勃发,如浓烟卷雾,东濒大溪,西贯山峡。先趋其近溪烟势独大者,则一池大四五亩,中洼如釜,水贮于中,止及其半,其色浑白,从下沸腾,作滚涌之状,而势更厉,沸泡大如弹丸,百枚齐跃而有声,其中高且尺余,亦异观也。”“……水与气从中喷出,如有炉橐鼓风煽焰于下,水一沸跃,一停伏,作呼吸状;跃出之势,风水交迫,喷若发机,声如吼虎,其高数尺,坠涧下流,犹热若挥汤;或跃时,风从中卷,水辄旁射,揽人于数尺外,飞沫犹烁人面也。”徐霞客这些文字的描述,说明火山爆发虽然已过30年,而地壳活动仍在继续。

其他如吉林长白山(天池)于1597年(明?万历)和1702年(清?康熙)曾两次火山喷发。如今留下一个火口湖,周围有16座峰峦拥抱,池水黛碧。池盆面积达9.2平方公里,最深处为312.7米。由于地处海拔2155米的高山上,池水有半年以上的时间是冰冻的。再如新疆于田西南的昆仑山脉,历史上也有多次火山喷发,最近一次发生在1951年5月27日,由于当地无人居住,未能人们引起注意。台湾的大屯火山群是有名的第四纪火山区,其中七星山至今仍在活动。

火山的分布与前兆

不管是国外还是国内的火山,分布也有一定规律,基本上与地震分布带一致。目前全世界约有2 000座死火山,500多座活火山,主要分布在四个火山带上。

一、环太平洋火山带。与地震带基本一致,从南、北美洲西海岸,阿拉斯加,阿留申群岛,经堪察加、日本群岛、菲律宾群岛以迄新西兰。现有活火山300余座,占全球活火山数近80%,其中南美及中美洲西海岸、西印度群岛达100座。阿拉斯加、阿留申群岛、堪察加半岛、日本群岛约90多座。西及西南太平洋达200座左右,其中印度尼西亚就有90座之多,成为“世界上火山最多的国家”。如1991年喷发的日本、菲律宾、智利诸火山,我国东部诸火山,均属于本带。

二、地中海火山带。有活火山几十座,如维苏威火山,我国玉田火山、腾冲火山均属本带。

三、大西洋火山。约有22座,许多位于海面以下,冰岛与詹迈扬岛有露出海面的活火山,是洋中脊上的产物。

四、东非火山带。沿东非大裂谷分布,是陆地上的“洋中脊”所在处。

这些火山带的成因或者地质背景,与地震带是相同的。

地震比较普遍,有时会发生在人烟稠密的地区,造成极大的生命与财产的损失,所以科学家与政府都比较重视,提出许多预报地震的方法。相比之下,火山活动区一般比较清晰,人们生产和生活都避而远之,所以对其重视的程度稍有不足。但是,火山一旦突然爆发,灾害不轻。例如,菲律宾的皮纳图博火山,沉睡了600年之后(当地人对其已麻痹),突然于1991年6月9日爆发,造成800余人丧生,20万人逃离家园,工农业生产遭到破坏,初步估计,损失达50亿比索。可见在火山活动区预报火山爆发仍相当重要,特别在利用火山区地热进行发电的地方,更不能大意。从20世纪世纪30年代以来,不少科学家深入火山区细致观察研究,已总结出若干有效的预报火山爆发经验。例如美国夏威夷天文台的贾加教授根据岩浆上升诱发的轻微地震曾预报1935年冒纳罗亚火山的一次爆发;前苏联堪察加火山站曾于1955年预报当地一座无名火山喷发,提前两周时间;1979年,前苏联科学家还准确地预报苏弗里埃尔火山的爆发;1980年,美国科学家也较好地预报了圣海伦斯火山的爆发。

根据十几年来火山科学家的研究,预报工作可以从以下几方面入手:

一、地形变化。火山爆发前,由于地下岩浆在活动,产生地应力,使地面起伏有所改变。例如阿拉斯加卡特迈火山于1912年爆发前,其周围甚至远距十几公里外突然出现许多地裂缝,从那里冒出气体,喷出灰沙。1978年吉布提阿法尔三角区的阿尔杜科巴火山尚未爆发前,突然出现高达百米的突起。1979年圣海伦斯火山爆发前,在其北坡出现一个圆丘,到1980年,圆丘的高度迅速增长,最快时,每天增高45厘米,终于在当年5月18日从这个圆丘突破,发生大爆发。冰岛克拉夫拉火山于1980年10月爆发前,地面却发生沉降,也与岩浆运移有关。

二、火山上的冰雪融化。许多高大的火山常年处于雪线以上,爆发前由于岩浆活动、地温升高,火山上的冰雪融化预示将要爆发。如圣海伦斯、科托帕克希、鲁伊斯等火山均有此现象,融化的雪水甚至造成泥石流或山洪爆发。

三、动物异常。和地震的情况相似,有些动物会表现出烦躁不安。

四、火山发出隆隆的响声。由于岩浆和气体膨胀,尚未冲出火山口时发出响声,预告喷发即将来临。

五、地震仪器监测。火山爆发前常有微震,设置在那里的地震仪能监测到。一般在活动火山的周围均设有地震站,如圣海伦斯火山周围有13个,夏威夷基拉韦亚火山周围有47个,印尼默拉皮火山周围有6个。如圣海伦斯火山在1980年5月大爆发前,曾监测到每天3级地震达30次之多,苏弗里埃尔火山在1978年4月大爆发前,可感地震每小时达15次。

六、分析火山气体。在火山附近经常取气体样品分析,如果不正常的气体增加,表示火山爆发前某些火山气体已“先行”了。

七、火山附近的水温、地温监测。火山喷发前温度一般都升高,可以测得。

通过上述迹象,人们就可以预测火山喷发了。

火山对地壳的环境变化

火山与地震不一样,地震带给人类的几乎都是灾害,即使小震也没有多大好处。可火山不一样,它毕竟能带给人类一些好处,有些还是很重要的“恩惠”。

首先,火山的喷发物本身就具有经济价值。特别是玄武岩类,分布十分广泛,除作为一般的建筑石材,还是铸石的理想原料。因为许多机器的基础经常与水分、酸碱溶液接触,如果用铁铸成,不仅价格高,而且易被酸、碱及水腐蚀生锈。代之以玄武岩制成的铸石,非但牢固坚实,而且具有抗酸碱、耐腐蚀的奇效。

20世纪80年代初期,前苏联的发明家文丘纳斯甚至制造出“石头纸”。它的原料就是玄武岩,先以2 000度高温使其熔融,然后拉制成纤维,再把纤维浸泡在酚醛树脂里,很快就变成棕色的类似于复写纸的东西。再加入白土粉,就制成名贵的“石头纸”。这种不怕水、不怕火,又耐磨;同时薄如蝉翼,白如冰雪,滑润如脂,柔韧若绵的纸张,是任何纸张都无法比拟的。更妙的是,虽经反复折叠,它展开以后,不断、不裂,完好如初。连虫也不会咬它,还可以进行染色,根据需要,染成各色纸张。这种纸还具有很强的抗拉强度,在印刷机上快速滚动时也不破裂,可以提高印刷速度。

自然,这种“石头纸”身价百倍。凡绘制图件、印刷文件、各类纸币、邮票以及需长期保存的资料,珍贵契约之类都可以利用石头纸点而制作。

只是“石头纸”目前的制作成本较高,还不能普遍推广应用。一旦能降低成本,便可普遍使用了。到那时,竹、木的消耗量大大降低,保护生态环境也大有益处。

玄武岩,甚至其他火山喷发出来形成的岩石除能制纸外,目前一些工业比较发达的国家已经利用它们来制造“棉花”,称为“岩棉”。天然的玄武岩类经过高温熔融后,拉成直径仅几微米的纤维,外形很像棉花。膨松的岩棉适用于不规则形状的设备空腔的充填,也可以加入特制的粘合剂和防尘油制成岩棉板、岩棉缝毡、岩棉保温带等产品,供各种规则形态的设备使用。

岩棉的用途相当广泛,主要是在建筑和工业的保温方面。据报道,前苏联使用的保温材料中岩棉几占一半,美国、德国、瑞典的利用率也很高,我国也已生产岩棉并投入使用。

为什么岩棉受欢迎呢?因为它重量轻、导热系数低、使用温度高,吸音、隔音效果好。作为保温材料,可节约大量能源。据测算,工业热力装置如采用1立方米岩棉,平均每小时可节省热能2 500千卡,相当于每年节省3吨标准煤。如建筑上使用1吨岩棉保温,1年至少节省1吨石油。例如北京燕山石油化工公司用岩棉代替常规保温材料,在直径50厘米,长1 600多米的蒸气管道上进行试验,结果表明,热损失减少50%,隔热效率达99%,仅此一段管道,每年可节省加热油500多吨。

普通棉花在常温下会着火,但岩棉不会燃烧,试验证明:岩棉放置750℃炉内,也不会燃烧,到900℃~1 000℃时,一半岩棉才开始变形。在绝对零度(-273℃)时,岩棉也不变形。所以,在绝对零度到700℃范围内,可以放心使用岩棉。

每立方米的岩棉,其重量只有几十公斤到一百公斤,所以是建筑的理想材料。岩棉对化学反应也具有稳定性,无腐蚀作用。

由此看来,火山喷发岩类,特别是玄武岩,给我们带来多大的利益啊!

玄武岩类与矿产的关系也很密切,特别如铜矿、铁矿、钴矿等。高级光学仪器镜头采用的冰洲石矿物的形成也与玄武岩有关。不少作装饰之用的玛瑙的形成,也往往存在于玄武岩的裂隙中。

玄武岩

有些火山喷发的熔岩属于安山岩类,则与许多金属矿产的形成更为密切,特别是某些大型的斑岩铜矿、铁矿,乃至于铜、金、铅、锌、银、汞、碲诸矿的形成也与安山岩类有关。例如着名的墨西哥银矿、台湾金瓜石的金矿、智利拉科巨大的磁铁矿、山西五台山龙须沟的铜矿等,都与火山喷发的安山岩类有关。

安山岩类本身可作建筑石材以及化学工业上的耐酸材料,更是很普通。如果火山喷发熔岩属于粗面岩类,含有明矾和高岭土,还是理想的陶瓷原料。

少数火山喷溢的熔岩属于流纹岩类,有利于金、银、铜矿的形成。在非金属矿中,如明矾、黄铁矿(制造硫酸的重要原料)、叶腊石(雕刻工艺美术品和图章的重要原料)、黄玉、红柱石、刚玉(经常作装饰用的宝石)、萤石(提炼氟的重要原料)等也都与流纹岩类有关。其实,这类岩石本身也是优良的建筑石材,其中的浮石,质地轻,可浮于水上,我们常在一些观赏鱼的鱼缸中见到,与金鱼藻等相衬映,更显诗情画意。浮石还是重要的工业原料,如制成浮石混凝土,具有隔热、隔音性能,可作为高级的建筑材料。

火山带给人类的恩惠不仅在此,火山喷发出来最多的物质火山灰,其颗粒微细,含有多种植物生长所需要的成分,是天然的肥料,对增加土地的肥力大有好处,像印尼、古巴、日本、中美洲等地的耕地,人工施肥较少,而作物丰收不减,究其原因,不少耕地是昔日火山灰铺盖而成的。

火山灰还可当作天然的水泥,例如古罗马时代许多宏伟的建筑几乎都是利用当地的火山灰为原料,其胶结的坚固程度不比现代水泥逊色,而且这种火山灰“水泥”的抗水性能特好。由此启发,现在不少地方开发利用较纯的由火山灰组成的凝灰岩(火山灰已胶结为坚硬的岩石),即将它捣碎,磨成粉末状态,混合在水泥中,成为降低水泥成本、提高水泥质量的好办法。

如果能够收集起来从火山口喷发出来的气体,也是宝贵的财富,是重要的矿产资源。例如,硫黄蒸汽往往在火山口或温泉的边缘上凝结成硫黄矿,有些凝成硼酸、卤砂、盐酸、氟酸等重要的化工原料。例如阿拉斯加某处火山喷发出来的气体如按每年计算,能收集到125万吨盐酸、25万吨氟酸,但目前收集技术还有一定难度,实际上都逸散到大气中去了。收集火山喷发的气体也是一项环境保护的专题研究。

如果提到火山的间接赐予,那就更多,与人们生活的关系更密切。

首先是地热。当今世界性能源供应比较紧张的时候,地热作为能源开发利用的对象已被各国政府所重视,地热发电就是主要的开发目标。地热能量的蕴藏极为丰富,往往需以10尔格计算,比地球上的化石燃料(煤、石油、天然气之类)的全部能量大1亿倍,仅次于太阳能。当然,开发地热资源并不是一件容易的事,所以至今未能充分利用。

早在1904年,意大利拉尔德雷洛地热田建起了世界上第一座天然蒸汽试验电站,1913年,一座250千瓦的地热电站建成运行,标志着近代一系列地热电站的开端。