人類史上第二能噴的火山在中國
根據(jù)板塊構(gòu)造理論，板塊交界處地質(zhì)活動頻繁，容易形成火山和地震。確實，全球近90%的地震和超過450座火山都位于太平洋板塊和其他板塊交接的俯沖帶附近，因此這個環(huán)形地震帶也被叫做環(huán)太平洋火山帶（ring of fire）。然而，我國大陸地區(qū)并不處于環(huán)太平洋火山帶上。
環(huán)太平洋火山帶 圖片來源：wikipedia
可是，也有少數(shù)火山并不符合板塊構(gòu)造理論。其中的一座就位于我國境內(nèi)，它就是大名鼎鼎的長白山。
長白山 圖片來源：pixabay
長白山位于我國邊境線上，在朝鮮境內(nèi)被稱為白頭山。白頭山被認(rèn)為是朝鮮民族的發(fā)源地。長白山天池也是世界上最高的火山口湖。
2017年，聯(lián)合國教科文組織將長白山植被垂直景觀及火山地貌景觀列為世界遺產(chǎn)預(yù)備名單。
你可能不知道的是，長白山是我國境內(nèi)14座火山中最大的火山，同時是世界上最危險的、最奇異的火山之一。倫敦大學(xué)的地震學(xué)家 James Hammond 如此評價：“這是一座有著可怕歷史的火山，它最近也有活動跡象，但我們對它了解得不多。”
它有多危險呢？在一千年前的公元946年，也就是五代十國末期，長白山有一次劇烈的爆發(fā)，噴出的火山灰漂洋過海，掩蓋了一千多千米之外的日本京都和日本北方的一些村落。
長白山和朝鮮半島以及日本的相對地理關(guān)系 圖片來源：（DOI）10.1126/science.341.6150.1060
根據(jù)《高麗史》，公元946年，離長白山450千米的高麗國都開城也感受到了震動，“是歲天鼓鳴赦”。當(dāng)時的高麗君主定宗十分害怕，為了消災(zāi)赦免了一大批囚犯。
《高麗史》中關(guān)于公元946年長白山爆發(fā)的記載
遠(yuǎn)在一千多千米之外的日本也感受到了震動。根據(jù)《日本紀(jì)略》，947年2月7日，離長白山1000千米遠(yuǎn)的日本京都也聽到天雷滾滾，“廿三日丙申，子刻，振動，聲在上”。
那次爆發(fā)的具體日期并不清楚，但很可能發(fā)生在公元946年的冬天。這是人類有歷史記錄以來最劇烈的火山爆發(fā)之一，火山爆發(fā)指數(shù)為7級。那次火山爆發(fā)后來被地質(zhì)學(xué)家們稱為“千年大噴發(fā)”（the Millennium Eruption）。
千年大噴發(fā)引發(fā)的地震震級為6.8級。雖然震級不算太高，但是千年大噴發(fā)產(chǎn)生的火山灰數(shù)量卻是數(shù)一數(shù)二的。
那次爆發(fā)噴出了100-120立方千米的火山灰，覆蓋了中國北部以及朝鮮半島33000平方千米的土地，相當(dāng)于現(xiàn)在朝鮮國土面積的近三分之一。當(dāng)時噴出的火山灰的數(shù)量相當(dāng)于1883年著名的印尼喀拉喀托火山（Krakatau）爆發(fā)時的3倍。要知道那次喀拉喀托火山爆發(fā)的劇大的聲音環(huán)繞地球了3-4次。
1883年印尼喀拉喀托火山（Krakatau）爆發(fā) 圖片來源：wikipedia
根據(jù)離長白山1100千米遠(yuǎn)的日本奈良的興福寺的《興福寺年代記》，公元946年的11月3日，奈良下起了白灰雨。后來的研究發(fā)現(xiàn)，千年大噴發(fā)的火山灰向東最遠(yuǎn)飄到了日本北海道東邊的千島海溝。
后來，千年大噴發(fā)的火山灰也被地質(zhì)學(xué)家被叫做白頭山-苫小牧火山灰（Baegdusan-Tomakomai ash），成為了沉積物地質(zhì)年代的時間標(biāo)志。
2015年9月22日，美國地球觀測衛(wèi)星Landsat 8 拍攝到的長白山的情況。圖片來源：NASA
那次爆發(fā)后，一些地區(qū)至今寸草不生。2015年，美國地球觀測衛(wèi)星Landsat 8 裝備的運(yùn)行陸地成像儀（OLI）捕捉到了長白山的圖像。圖像顯示，長白山附近的森林呈深綠色，而長白山上的植被則是淺綠色的。山的東南部很少有植被，呈灰色，因為那里曾經(jīng)有巖漿流過。
長白山巨大的破火山口（火山錐頂部），也就是天池就是在那次爆發(fā)中形成的。天池占地19平方千米，是著名的圣海倫斯火山的5倍有余。
長白山天池 圖片來源：pixabay
但是，關(guān)于千年大噴發(fā)的成因，至今無人能解。
一種解釋是，長白山下600千米處的太平洋板塊俯沖帶中擠出的水和炙熱的地幔巖混合后，產(chǎn)生了巖漿。不過，從1990年開始研究我國境內(nèi)的長白山的加州大學(xué)圣克魯茲分校的地質(zhì)學(xué)家 James Gill 認(rèn)為，當(dāng)時那次爆發(fā)是地函熱柱導(dǎo)致的。
學(xué)者們的爭論不休和長白山本身的奇特存在脫不了干系。
首先，就如同文章開始描述的那樣，板塊邊緣地質(zhì)活動頻繁，是地球上火山最多的區(qū)域。
可是，長白山并不在地質(zhì)板塊交界處，它矗立于板塊之中，離制造了日本列島的板塊俯沖帶有1000千米遠(yuǎn)，是板塊構(gòu)造理論所無法解釋的。
地質(zhì)板塊的俯沖 圖片來源：wikimedia
長白山的起源一直困擾著地質(zhì)學(xué)家們。一些人認(rèn)為，長白山可能和太平洋板塊在歐亞板塊下的俯沖有關(guān)。來自美國地質(zhì)調(diào)查局的火山學(xué)家 Kayla Iacovino 說：“長白山的來源就是它的最大的秘密之一。”
千年大噴發(fā)的另一個謎團(tuán)在于，那次爆發(fā)是否引發(fā)了全球性的氣候變化。
一般來說，火山爆發(fā)可以向大氣的平流層釋放大量二氧化硫，二氧化硫在平流層會轉(zhuǎn)化為硫酸鹽懸浮微粒，反射陽光，使地球降溫。
火山爆發(fā)時會向平流層釋放含硫氣溶膠 圖片來源：wikipedia
200年前就曾發(fā)生過一次火山爆發(fā)引發(fā)的全球降溫事件。
1815年，印度尼西亞的坦博拉火山爆發(fā)，那次火山爆發(fā)的噴發(fā)量是人類歷史上最大規(guī)模的，大量的火山灰和火山巖被噴入平流層，造成了所謂“沒有夏天的一年”。
什么叫沒有夏天呢？
那年6月，紐約刮起了暴風(fēng)雪。7月，新英格蘭的農(nóng)作物受到霜凍。新英格蘭人說1816年是“凍死人年”，德國人說1817年是“乞丐之年”。
坦博拉火山爆發(fā)一年后，美國東北部的大片玉米死于霜凍。圖片來源：Greg Harlin
那一年不僅催生出了無數(shù)以暴風(fēng)雪為題材的油畫，也導(dǎo)致了弗蘭肯斯坦等恐怖文學(xué)形象的誕生。
科學(xué)怪人弗蘭肯斯坦 圖片來源：wikipedia
2013年發(fā)表在 Science 上的一篇文章指出，千年大噴發(fā)的噴發(fā)量僅僅稍遜于1815年的坦博拉火山爆發(fā)。但奇怪的是，千年大噴發(fā)似乎并沒有引起全球性的氣候變化。
2013年，中國地震局地質(zhì)研究所的研究員許建東和同事在發(fā)表在 Geophysical Research Letters 上的一項研究指出，一千年前長白山爆發(fā)并沒有造成全球性的氣候變化。
他們發(fā)現(xiàn)，公元946年，也就是“千年大噴發(fā)”那一年，格陵蘭的冰層中的硫含量很低，表明那場火山爆發(fā)只噴發(fā)出少量氣體，對全球氣候沒有產(chǎn)生劇烈影響。
朝鮮境內(nèi)白頭上的浮石，它們是火山噴發(fā)帶來的。圖片來源： KAYLA IACOVINO
可是，2016年英國劍橋大學(xué)的火山學(xué)家 Clive Oppenheimer 領(lǐng)導(dǎo)的國際課題組卻對這個結(jié)論打上了問號。
這個研究團(tuán)隊認(rèn)為，許建東等人的估計數(shù)值可能偏低。通過對長白山的浮石的研究，這個團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，“千年大噴發(fā)”實際上向大氣中排放了大約45兆噸的硫，是以前估計值的20倍，大約是坦博拉火山排放的1.5倍。
參與了這項研究的 Kayla Iacovino 說：“千年大噴發(fā)所噴發(fā)的氣體比我們過去料想的要多得多，它的氣體足以使它成為人類歷史上排放氣體最多的火山之一?！?/p>
雖然歷史上脾氣暴躁，但長白山盛產(chǎn)好吃的藍(lán)莓。圖片來源：pixabay
千年大噴發(fā)之后，長白山在公元1668、1702 和 1903年均發(fā)生過小規(guī)模的爆發(fā)。長白山的地質(zhì)活動也引發(fā)了國際關(guān)注和鄰國的憂慮。
2002-2005年間，長白山出現(xiàn)了一些微弱的地震。中國和朝鮮都各自記錄了長白山的活躍的地質(zhì)活動，震中比較淺，大約在地表下5千米處。
當(dāng)時不少地質(zhì)學(xué)家懷疑巖漿正在注入長白山下的一個巖漿房中，這樣一來就有大型爆發(fā)的危險。如果長白山再次爆發(fā)，附近1萬平方千米的內(nèi)的160萬人將要遭殃，一時間人心惶惶。
2011年，朝鮮邀請了一些地質(zhì)學(xué)家對長白山進(jìn)行研究，其中包括英國劍橋大學(xué)的火山學(xué)家 Clive Oppenheimer、倫敦大學(xué)的地震學(xué)家 James Hammond、美國地質(zhì)學(xué)家 Kayla Iacovino。他們組成了上文提到的國際課題組。
Clive Oppenheimer 和朝鮮團(tuán)隊 圖片來源：KAYLA IACOVINO
而在2010年，在發(fā)表在 Science 上的一篇報道中，韓國科學(xué)家稱長白山在2010年6月有活動跡象，懷疑長白山下的地殼已經(jīng)部分熔化，可能導(dǎo)致大爆發(fā)。
那一年，釜山大學(xué)地質(zhì)學(xué)教授尹成孝表示，如果長白山再次爆發(fā)，很有可能引發(fā)“世紀(jì)大災(zāi)難”。為此他督促長白山附近的國家聯(lián)合起來做出行動。但是我國科學(xué)家卻否定了這一點。
無論如何，對長白山進(jìn)行研究是非常有必要的。用得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的地震學(xué)家 Stephen Grand 的話來說，長白山“發(fā)生破壞性爆發(fā)的可能性是真實存在的?！?/p>
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