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担当——从判别大同火山的活动性说起 精选

已有 3963 次阅读 2021-3-5 02:28 |个人分类:地学科普|系统分类:科研笔记

      地球是46亿年前由众多围绕在太阳周边的尘埃和岩块互相碰撞吸积而成。无数岩块因剧烈碰撞产生的大量热能而熔化,因此,早期的地球表面几乎都是汹涌的岩浆。随着时间的推移,逐渐冷却后的地球表面形成了岩石圈、水圈和大气,大量的岩浆被岩石圈“封存”在地下。46亿年过去了,地下的岩浆一刻也没有停止过活动,经常会沿着一定的通道向上侵入,如果喷出地表,则往往形成以锥状为主的各种形态的山体,这就是我们常说的火山。岩浆向上喷出的通道称为岩浆通道,岩浆的出口称为火山口。从地下岩浆开始向上侵入、到喷出地表沉降、冷却的整个过程称为火山作用。火山喷发时,除液态岩浆外,往往还夹杂着火山灰、水气和大量岩屑。

      根据火山的活动性,可以把火山分为活火山、休眠火山和死火山。现在仍有明显的岩浆活动,特别是喷发活动的火山称为活动火山,人类历史时期喷发过,地下仍有岩浆活动且具有喷发能力但现在处于暂停状态的火山称为休眠火山,休眠火山与活火山之间没有严格的界线。而人类历史记录以来从没有喷发过,岩浆活动已经停止,将来也不可能再喷发的火山则称为死火山。

      对火山活动性的误判会酿成大祸。墨西哥的钦乔纳尔火山(Chichonal)从1360年至上个世纪70年代从来没有喷发过,因此有人认为它已经“死”了。1982年初,当地发生了多次地震,地质学家认为这是火山复活的前兆,可是地质学家的预警未被重视。1982年3月底至4月初,这座火山连续三次剧烈爆发,喷射出700万吨有毒的二氧化硫气体和2000万吨碎屑物。遮天蔽日的火山灰最高到达2万米高空,导致长达数年的全球气温下降。强大的火山喷发还摧毁了以前的火山口,火山的海拔则由喷发前的1260米降为1060米,周围9个村庄被火山摧毁,20000人倾家荡产,1900人丧生。把距今不到1000年还有喷发活动的火山当成死火山显然是错误的,所以造成巨大的损失也就不足为奇了。

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      与墨西哥钦乔纳尔火山喷发和预警截然相反的实例是中国大同的火山。在山西省北部与河北省西北部的桑干河流域,有一个面积近1万平方千米的大盆地,称为大同—泥河湾盆地,大同市坐落在盆地西北侧。从大同市区向东30至60千米的范围内,有一系列高差几十米到几百米的锥形山包,这些矗立在盆地内的山包形态比较特别,大部分内低外高,外围又往往有个缺口,特别像马蹄或簸箕。古人利用这些山势,在山顶建有寺庙或烽燧,在山下耕种安居。1929年,法国古生物学家兼神学家德日进(Pierre Teilhard de Chardin)与中国古生物学家杨钟健在此地进行古生物调查时,确认盆地中这些低矮的山包是一个火山群。

      1931年,英裔地质学家巴尔博(George Brown Barbour)和中国的地质学家卞美年在桑干河进行古生物调查时,在马蹄山采集到了驼鸟蛋的碎片。1932年9月,尹赞勋来到了大同火山群,他住在火山脚下的瓜园村和阁老村,用了近一周的时间,对10多座火山进行了调查,尹赞勋简要考察了黑山、金山、狼窝山、阁老山等。他发现,所有的火山都曾经被数万年前的风成黄土所覆盖,这种黄土形成于一个特定的时期,在地质学上称为马兰黄土。马兰黄土之上,不曾发现任何火山活动的痕迹,因此,“最新的火山活动大约发生在距今十万年到六、七万年之间”,属于不再活动的死火山。请读者们注意的是,这个结论是在没有现代分析设备的条件下,根据火山喷发物与黄土层之间的堆叠关系做出的判断。他的这些判断发表于1933年的文章:“山西大同之第四纪火山”。

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      1956年,前苏联地质学家列别金斯基对大同火山进行了十天的考察和系统采样,回到北京后,对采集的样品进行了详细的鉴定分析,于1958年出版了一本专著——《大同火山群》。这是一本内容比较翔实的科学专著,对大同火山群的十多座火山地貌和岩石特征进行了研究,还与蒙古、俄罗斯等地的现代火山进行了对比研究。但是,对于火山形成的时间,列别金斯基则完全没有根据实际的考察结果,而是根据公元六世纪初期郦道元《水经注》中描述的内容,认为大同火山最后几期的喷发活动是在人类历史时期,因此,他认为大同火山群的火山都不是死火山,而是随时可以再次喷发的休眠火山。

大同火山群封面.jpg

      《水经注》第十三卷关于大同附近的记录中有一段文字:“山上有火井,南北六七十步,广减尺许,源深不见底,炎势上升,常若微雷发响,以草爨之,则烟腾火发”。这段文字本来是郦道元描述大同西侧煤矿的自燃现象的,而列别金斯基却认为,水经注中的“火井”说的就是大同火山,所以他得出了大同火山群是“休眠火山”的结论。列别金斯基的专著发表后,并没有引起社会的关注。但是在1974年,“休眠火山”的说法被一篇发行量比较大的科普文章转述后,引起了当地居民对火山的恐慌。到了1975年,社会上不断出现大同火山将要在近期爆发的传闻,对当地的生产生活秩序造成了极恶劣的影响。

      危急关头,有关部门想到了1933年时曾经对大同火山进行过调查研究的尹赞勋先生。于是,1975年,70多岁的尹赞勋先生带病奔赴大同,又经过野外实地调查、综合了考古、历史等多方面的证据,他再次判定大同火山群的所有火山在人类历史中没有喷发过,都属于死火山。郦道元中所描述的“火井”是大同附近煤矿自燃的现象,不是火山喷出的岩浆。列别金斯基把郦道元对煤矿自燃当成了火山喷发。

      尹赞勋先生的结论稳定了民心,制止了谣言。40多年了,事实证明尹赞勋老师的结论是正确的。并且,这个结论是在当时仪器设备极端落后的条件下做出的,这不仅是涉及到地质专业上的对错问题,更涉及到当地人民的生产生活秩序及基本建设。做出这个科学结论不仅需要扎实的专业知识,更需要极大的勇气。大同火山定性这件事充分证明,尹赞勋先生不愧是少有的敢于担当的科学家,值得全体科学家学习。他虽然在30年代已经进行过现场调查,但仍然再次进行实地勘查,又综合了其他专业的数据之后做出了科学的论断。

狼窝山-金山_20201119232619.jpg

      地震、火山等地质过程非常复杂,人们对其活动规律的认识远没有达到100%。因此,多数人是不敢轻易下结论的。

      面对谣言,有些所谓的科学家即便拥有足够的数据和专业知识,也往往明哲保身,为了自己的私利而情愿当成缩头乌龟,或者只说些模棱两可、似是而非废话,任凭谣言泛滥。有些人甚至罔顾事实,颠倒黑白,搞各种不端。既不鲁莽又敢于担当的科学家实在太少了。

大同火山区域图-尹赞勋,1932.jpg

1932年尹赞勋绘制的大同火山群地质图

DJI_0023_古堡与狼窝山.JPG

位于西阁老村附近的古堡,远处的火山是狼窝山

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黑山及黑山脚下的黄土,壮观的冲沟

冲沟-狼窝山-黑山-注释-c.jpg

航拍狼窝山与黑山,狼窝山是黄土覆盖最为严重的火山,内部的火山口都被黄土覆盖,照片右下角的冲沟主要是降雨冲蚀形成

桑干河-大同盆地-火山群.jpg

桑干河—大同盆地—大同火山群(摄影:郑文君)

本文部分内容已经在《知识就是力量》发表,本文重点谈大同火山的活动性判别过程,并补充了1932年尹赞勋等人绘制的地质图,特此说明。



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