閱讀火山的人

五彩沙

行者檔案

陶奎元。自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局南京地調(diào)中心研究員，火山地質(zhì)學(xué)家、巖石專家，曾任中國地質(zhì)科學(xué)院火山地質(zhì)礦產(chǎn)研究中心首席科學(xué)家，近年來一直致力于地質(zhì)遺跡保護與地質(zhì)公園建設(shè)，積極推動中國地質(zhì)公園的規(guī)劃、發(fā)展與申報工作，同時力主推動地學(xué)科普教育，讓地質(zhì)學(xué)走向大眾。

古火山的奇幻勝境

火山的樣貌常常讓我感到震撼。

中國有不少保存完好的火山口，比如黑龍江五大連池的老黑山，曾在距今270多年前的清代噴發(fā)，南格拉球火山發(fā)育有火山口湖。還有?？诘鸟R鞍嶺火山，風(fēng)爐嶺、包子嶺兩座火山并列，狀如馬鞍，加上兩座小型的寄生火山，共同組成了一個火山家族。此外，黑龍江鏡泊湖、山西大同、內(nèi)蒙古阿爾山、吉卡木長白山等地均有保存完好的火山口。

中國還確。一類火山，與由單一巖漿噴發(fā)形成的火山不同，是巖漿在上升過程中與水接觸發(fā)生蒸汽巖漿爆發(fā)而形成的低平火山口，又稱瑪爾。東北、雷瓊（雷州半島與海南島北部）都有許多典型的瑪爾。湛江的湖光巖是距今14—16萬年前蒸汽巖漿爆發(fā)形成的瑪爾湖，瑪爾湖沉積物是研究古氣候、古環(huán)境的天然年鑒?，敔柡纬珊螅捎诘刭|(zhì)條件的變化也會變成干瑪爾湖，比如海口的羅京盤，內(nèi)徑將近1000米，在火山口內(nèi)及火山斜坡種植有熱帶農(nóng)作物，呈現(xiàn)出一派美麗的火山田園風(fēng)光。

2005年，我在南京六合區(qū)的瓜阜山路一個不起眼的采石場，幾臺推土機正“轟隆隆”地挖石頭，我多看了兩眼，發(fā)現(xiàn)那不是一般的石頭，都是典型的六邊形的石柱，一看就知道是火山噴發(fā)出的玄武巖漿在地面冷卻后產(chǎn)生的，又稱柱狀節(jié)理。我爬到高處仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)整座山都布滿了石柱群，它們是從一個小火山口流出來的，熔巖冷卻收縮成石柱，呈直立、斜臥或放射狀分布，堆砌成雄獅、孔雀開屏、霞光萬道等各種形態(tài)。我抓緊撰寫了搶救性保護這處火山遺跡、建設(shè)地質(zhì)公園的報告。后來經(jīng)國內(nèi)外地質(zhì)專家考察論證，這一六合石柱群比聞名于世的美國黃石公園的石柱林更有特色、更有意義。如今這里已成為國家地質(zhì)公園。南京還有一座古火山——娘娘山，擁有非常特別的堿性巖——世界上最常見、分布最廣的巖石（如花崗巖、花崗閃長巖、安山巖和玄武巖）都不含堿性礦物。堿性巖一般都是小巖體，娘娘山的堿性巖體經(jīng)研究證實為一座白堊紀(jì)的古火山，在顯微鏡下觀察巖石剖面，可以看到非常美麗的黝方石礦物。因為堿性巖火山十分罕見，吸引了美國、日本、俄羅斯等地的很多專家來到南京，共同考察研究。

2007年，我在海南海口第四紀(jì)玄武巖中考察了一批熔巖隧道群，有30多條，其中有的長約一兩千米，有的深入地下30米左右，目前我正在推動這個項目的研究。熔巖隧道也是一個獨特的火山景觀，這些管狀空洞中有鐘乳石一樣的結(jié)構(gòu)，行走其間，可以想象火山熔巖曾經(jīng)的流動。在中國對公眾開放的熔巖隧道中，位于黑龍江鏡泊湖的熔巖隧道是狀態(tài)最理想的一個。

我在五大連池看到過特別壯觀的大面積繩狀熔巖石，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去就像大地上凝固的波浪。在熔巖流動時，其表皮首先冷卻，而下層還在流動，不斷推動表皮折疊，就會形成繩索和波浪狀的巖石，也可以據(jù)此判別熔巖流動的方向和流動前后關(guān)系。在五大連池還能看到火山彈?；鹕絿姲l(fā)時，熔漿被拋到空中，急速飛行，受到阻力、張力作用，發(fā)生旋轉(zhuǎn)，冷卻或半冷卻狀態(tài)下落地，形成了紡錘狀、梨狀、麻花狀、蛇狀、團狀塊等千姿百態(tài)的火山彈。在山西大同、北海洲島等地也能看到比較典型的火山彈。我曾在南京六合橫梁鎮(zhèn)橫山一帶發(fā)現(xiàn)一種罕見的空心石頭，像是形狀怪異的小石罐，內(nèi)壁鑲嵌有一顆顆葡萄般的卵石，其中有些是雨花石。這種“金陵神罐”是千萬年間各種地貢作用的巧合所造就的——玄武巖是火山爆發(fā)時生成的一種含鐵量較高的巖石，經(jīng)過風(fēng)化成為碎塊，在河床里與其他卵石形成細(xì)砂與礫石，其間玄武巖碎塊經(jīng)過河水淋濾，一些不穩(wěn)定的成分如氧化錳、氧化鈣、氧化鈉等被遷移走，形成空腔，剩下相對穩(wěn)定的成分如二氧化硅、氧化鐵則成為罐壁。我推測“金陵神罐”與六合區(qū)的石柱林產(chǎn)生于同一時代，距今至少有一千萬年。

在地層中遨游

火山爆發(fā)會對生命造成威脅，比如公元79年羅馬城市龐貝遭遇的維蘇威火山爆發(fā)，著名火山專家普林尼就在這次火山爆發(fā)中不幸喪生。幸運的是，活火山大多數(shù)時候不像想象中那樣可怕，可以近距離觀察。比如夏威夷的活火山時刻噴發(fā)著熔巖，當(dāng)熔巖流動得很慢時，比較安全。日本的阿蘇火山是一座很大的活火山，我去的時候它剛爆發(fā)過沒多久，像一個平底鍋一樣，很多地方冒著氣，但危險性并不高。

那些地球上最古老的火山，比如中生代或是更早期的火山，多數(shù)情況下已經(jīng)面目全非。浙江的雁蕩山是我研究過的比較古老的火山，形成于一億多年前的白堊紀(jì)，隨著地球地殼的抬升，當(dāng)時的火山口看不到了，地表剝蝕了約一公里，但露出火山噴發(fā)的各種巖石區(qū)，保留了破火山（以頂部或中心具有規(guī)模較大的圓形或近圓形的火山口為特征）的基本格架?！缎煜伎陀斡洝吩陂_篇就寫到雁蕩山，“銳峰疊嶂，左右環(huán)向，奇巧百出，真天下奇觀?！毙煜伎腿チ?次雁蕩山，在游記里詳細(xì)講述了當(dāng)?shù)氐孛病Ｕ{(diào)查表明，雁蕩山先后經(jīng)歷過四期火山噴發(fā)，相應(yīng)形成四個巖石地層單元，火山噴發(fā)結(jié)束后，又有巖漿侵入活動，形成石英正長巖侵入體。通過仔細(xì)研究巖相學(xué)，我們發(fā)現(xiàn)這四個巖石地層單元呈環(huán)狀層圈分布，由此可以確定雁蕩山是大型復(fù)活型破火山，經(jīng)歷了爆發(fā)、塌陷、溢流、侵出、再爆發(fā)和侵入演化的過程。

雁蕩山有銳峰、疊峰、石門、觀音峰、鐵城嶂、顯勝門等雄奇的景觀，其中鐵城蟑最為著名，明代王光美有詩曰：“天回沓峰嶂列長城，壁色凝積鐵城。夜月猿猱愁莫城，干峰縹緲白云平?！毖闶幧蒋B嶂均為巨厚的流紋巖層，由1億年左右的多次火山巖漿溢流堆積面成，細(xì)細(xì)觀察疊層次數(shù)，就可以知道具體有多少次火山巖漿的溢流。它們所保留的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是流紋巖質(zhì)巖漿流動單元的典型代表，橫紋、曲紋均為巖漿流動的標(biāo)記，縱紋為垂直巖層的柱狀節(jié)理（縫）。巨厚流紋巖層圍繞雁蕩山主峰呈環(huán)狀分布，經(jīng)斷裂劈開成為斷崖，這種樣貌在中國東部火山巖帶首屈一指，由它構(gòu)成的富有個性的疊嶂，有別于其他名山的斷崖。

雁蕩山曾有多種爆發(fā)方式。比如火山碎屑流方式，各種火山玻璃、巖石和礦物的碎屑與氣體混合噴到空中，形成高的噴發(fā)柱，噴發(fā)柱陷落的時候，這些混合體即火山碎屑流緊貼地面快速流動，溫度高達(dá)300℃—850℃，時速可達(dá)80—700千米。聽當(dāng)?shù)厣响`巖村的村民說，方洞附近發(fā)現(xiàn)過煤。后來經(jīng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)那其實是高溫下強烈熔結(jié)的火山玻璃，只是外觀和煤有點像。經(jīng)薄片鑒定，在上靈巖一方洞—百崗尖剖面上發(fā)現(xiàn)了不同熔結(jié)程度的熔結(jié)凝灰?guī)r，可知雁蕩山火山爆發(fā)的火山碎屑流有早晚兩期，分別間歇性爆發(fā)3—5次。

多年來，我看到的火山景觀一直在發(fā)生變化，以往，因為火山噴發(fā)出來的玄武巖是很好的建筑材料，往往會被大量開采，當(dāng)?shù)氐墓艠湟脖煌谧呤圪u，古老的火山滿目瘡痍;如今各地陸續(xù)建立了火山地質(zhì)公園（目前全國已有32個，其中世界級的有7個），加強了對火山的保護和科普。我自己對于火山的認(rèn)知也在發(fā)生變化，早期我專注于研究火山巖石和礦產(chǎn)，努力搞清火山的構(gòu)造，后來我探訪了世界各地的許多火山，視野不斷打開，興趣也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，將研究方向從地質(zhì)遺跡本身轉(zhuǎn)到了地質(zhì)保護和地質(zhì)公園的建設(shè)，致力于發(fā)掘火山景觀及其保護價值、旅游價值。我希望人們能更多了解關(guān)于火山的知識，欣賞火山景觀時能從單純的“看熱鬧”向“看門道”轉(zhuǎn)變，由此加深對大自然的認(rèn)識和熱愛。就如清代思想家魏源所說：“人知游山樂，不知游山學(xué)。游山淺，見膚澤，游山深，見魂魄?！?/p>