750｜张锦昌：海底火山，水与火之歌｜中国科学院南海海洋研究所｜格致SELF

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张锦昌：海底火山，水与火之歌

比珠穆朗玛峰更高的最大活火山，在沉寂了38年后再度喷发…

汤加火山很远，那我们国家周边的海底火山究竟是什么情况？

去年是一个海底火山躁动的年头，数座火山先后喷发，造成了大气污染和人员伤亡。为了研究海底火山的内部结构，科学家们装备了“海洋情报吸尘机”，对这座世界上最大的单体火山进行详细的科学考察，终于得到了一系列精准的数据…

演讲者：张锦昌 中国科学院南海海洋研究所研究员
演讲时间：2022年12月24日 格致论道· 湾区第20期

火红的岩浆流入湛蓝的大海，场面极其壮观，当红与蓝两种颜色相互交融的时候，合奏出的是一曲水与火之歌。

大家好，我是张锦昌，来自中国科学院南海海洋研究所。今天非常荣幸能有机会来到格致论道，分享海底火山的故事。

2022年是一个海底火山不安分的年头。在1月15日，太平洋岛国汤加境内的洪阿哈阿帕伊岛发生了火山喷发，引起了全世界的关注。

火山猛烈喷发之后，整个小岛几乎都沉没到了海面之下，造成了汤加整个国家的通讯中断，房屋、道路等建筑物损坏，大气污染以及人员的伤亡。

从卫星图像当中可以清晰地看见，汤加火山喷发出来的火山灰与气体，形成了一个直径约为450千米的火山灰柱，冲向了万米高空，就像原子弹喷发的蘑菇云一样。专家估算，这次汤加火山的喷发能量，相当于一千颗广岛的原子弹。

与此同时，火山喷发产生的巨大能量，推动了整个太平洋的海水，引起了史上罕见的越洋大海啸，最大的海啸波幅达到了1.5米。汤加周边的太平洋国家都受到了这次海啸的侵袭，近的斐济、新西兰，远的日本、智利，都发布了海啸警报。专家分析，这次汤加火山的喷发可能是一百多年来规模最大的一次。

汤加火山喷发没多久，2022年1月28日，日本樱岛火山也喷发了，而且还不止一次。于同年6月27日、7月24日，又连续大规模地喷发了两次。这座火山不但学到了汤加火山的暴脾气，一年之内还发了三次脾气，可真是一个脾气糟透了的家伙。

虽然樱岛火山喷发的强度比不上汤加火山，但是它的火山灰柱最高也达到了3400米，相当于6座广州塔的高度。

2022年11月29日，美国夏威夷群岛上的冒纳罗亚火山，在沉寂了38年之后再度喷发。

炽热的熔岩从火山口奔涌而出，火红的岩浆沿着火山的山坡，就像河流一样流淌，所到之处浓烟滚滚、寸草不生。

冒纳罗亚火山是地球上响当当的最大的活火山，出露海平面4170米。如果从海底开始算起的话，整座冒纳罗亚火山可以达到将近9300米的高度，比珠穆朗玛峰还要高。所以刚才提到的汤加火山、樱岛火山跟它相比都只是它的小弟。

火红的岩浆流入湛蓝的大海，场面极其壮观，当红与蓝两种颜色相互交融的时候，合奏出的是一曲水与火之歌。

也不知道火山们是不是都是约好的，没过几天，12月4日，在太平洋岛国印尼境内塞梅鲁火山也喷发了，导致2000多人离开了他们的家园。巧合的是，2021年在同一天这座火山也喷发了，造成了将近50人遇难以及数千人受灾。

太平洋上的“火环”

接下来，我就带大家了解一下这些火山。

这个是全球火山分布图，红色的三角形标注了地球上所有火山的位置，黄色星星标注了刚才提到的4座火山。不难发现一个规律，这四座火山都在太平洋中。据统计，全球的海底火山约有2万座，太平洋就拥有一半以上。

我给大家温习一下以前在地理课本上学到的一个知识点——环太平洋火山地震带，也称作环太平洋“火环”。这个地带是地球上火山、地震最活跃的地区，刚才提到的日本、印尼、汤加的火山正是在这个火环当中。

你也许会好奇，海底的火山究竟是怎样形成的呢？首先我们要了解一下地球内部结构。火山喷发是地球内部物质和能量输送到地球表面的过程，地球内部有地核、地幔、地壳，地核和地幔很厚，地壳很薄，地核可以分为内核和外核，地幔可以分为下地幔和上地幔。

在上地幔中，有一层平均厚度约300千米的软流层，在软流层里面的物质就像熔融的岩浆一样是可以流动的。在流动的软流层上面就是地球的表面，是一层固体层叫做岩石圈，也称作板块。地球表面这个固体层漂浮在软流层上面，和接下来我要讲的地球表面的板块运动有关。

作为20世纪最重要的科学发现之一，板块构造学说描述了地球内部的运行规律。地球板块内部是坚固稳定的，而板块的边缘是可以活动的。地球内部的地幔对流驱动了地球表面板块的运动，并塑造了地球表面的地形地貌。地球内部轻的、热的物质上涌，板块扩张、增生，形成大洋中脊。与此同时，冷的、重的物质下沉，板块俯冲、消亡，形成海沟。火山就是在这样的地球内部运行规则下的产物。

根据地球内部运行的规律，可以把海底火山分为三种类型。第一种是洋脊火山，它形成于板块增生的边界。当板块扩张的时候，海底火山沿着大洋中脊喷发，形成了一条条成千上万公里长的海底山脉。

第二种是岛弧火山，它形成在板块消亡的边界。当板块向下俯冲的时候，它会带着含水和碳的沉积物以及石头进入地球的深部。随着温度、压力的不断升高，岩石发生熔融，岩浆喷发到海底。我们刚才提到的汤加、日本、印尼的火山就属于这种。

还有一种火山，并不像刚才两种形成在板块边界的火山，它形成在板块的内部，我们称它为热点火山。热点是地球深部热物质集中的地方，好比我们家里燃气灶的火源。我们地球内部有这么一个燃气灶的火源，它不断地烤着地球表面的板块，当这个火源把地球表面的板块烤穿的时候，岩浆就会喷发到板块的内部，形成板块内部的火山。刚才提到的夏威夷火山就属于这种类型。

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