作者：蘇德辰（中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所） 鄭文君（山西省大同市云州區(qū)廣播電視臺）盧美（山西省大同市云州區(qū)火山地質(zhì)公園管理處）孫愛萍（中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所）

來源：《知識就是力量》雜志

提到火山，人們往往會想到諸如冰島、日本、新西蘭、印度尼西亞、美國等國家的火山，殊不知中國也有火山，并且還很多。典型實例有吉林的長白山、黑龍江的五大連池和鏡泊湖、內(nèi)蒙古的阿爾山、廣東和海南的雷瓊火山群、山西的大同火山、云南的騰沖火山、臺灣的基隆火山和大屯火山等。而大同火山，指的是大同火山群，是華北地區(qū)保存最完好、出露最完整、規(guī)模最大的第四紀火山群，也是世界上唯一發(fā)育在黃土高原上、大陸板塊內(nèi)部裂谷系火山盆地內(nèi)的火山群。因此，大同火山群也被譽為“東亞大陸稀有的自然遺產(chǎn)”和“火山地質(zhì)博物館”。接下來，就讓我們走進這座“火山地質(zhì)博物館”，看看有哪些神奇之處。

造型奇怪的錐形山包

在山西省北部與河北省西北部的桑干河流域，有一個面積近1萬平方千米的大盆地，稱為大同—泥河灣盆地，它坐落在冀北山地、蒙古高原與山西高原之間的過渡地帶，大同市就坐落在盆地的西北側(cè)。從大同市區(qū)向東30~60千米的范圍內(nèi)，有一系列高差幾十米到幾百米的錐形山包，這些矗立在盆地內(nèi)的山包形態(tài)比較特別，大部分內(nèi)低外高，外圍又往往有個缺口，特別像馬蹄或簸箕。古人利用這些山勢，在山頂建有寺廟或烽燧，在山下耕種安居。1929年，法國古生物學家兼神學家德日進與中國古生物學家楊鐘健在此地進行古生物調(diào)查時，確認這些山包是一個火山群。

為什么大同盆地會有火山

距今約300萬年以前，山西大同與河北陽原之間因地下巖漿和斷裂活動形成了一個斷陷盆地，盆地曾長時間被水覆蓋，與現(xiàn)今的貝加爾湖類似。水量多時，大同、陽原和蔚縣等地可以連為一體。水位下降時，則分散成多個獨立的湖泊。因此，這個區(qū)域經(jīng)常是水草豐美的動物樂園，生活過大量的珍稀動物。20世紀20年代，大量動物化石在陽原縣泥河灣村首先被科學家發(fā)現(xiàn)，被命名為泥河灣動物群。

大約在距今90萬年至9萬年之間，地下巖漿活動導致大同古湖及周邊區(qū)域的火山噴發(fā)，形成了大同火山群。之后，大部分火山口都被幾萬年前的風成黃土覆蓋。距今兩三萬年左右，永定河將華北平原與大同古湖貫通，大同湖水連同大量湖泊沉積物通過永定河流入華北平原，現(xiàn)在大同盆地的桑干河（永定河上游）就是在大同古湖的基礎(chǔ)上發(fā)育的。數(shù)千年來，人們在這里安居樂業(yè)。大同火山群由32座大小不等的火山構(gòu)成，在全國各火山群中名列榜首，成為中國六大著名火山群之一。

活火山還是死火山

地質(zhì)學家、古生物學家、中國科學院院士——尹贊勛

1932年9月，地質(zhì)學家、古生物學家尹贊勛來到了大同火山群，對10多座火山進行了調(diào)查，他發(fā)現(xiàn)所有的火山都曾經(jīng)被數(shù)萬年前的風成黃土所覆蓋，這種黃土形成于一個特定的時期，在地質(zhì)學上稱為馬蘭黃土。馬蘭黃土之上，不曾發(fā)現(xiàn)任何火山活動的痕跡，因此，他根據(jù)火山噴發(fā)物與黃土層之間的堆疊關(guān)系做出判斷，認為最新的火山活動大約發(fā)生在距今10萬年到6、7萬年之間，屬于不再活動的死火山。

黑山腳下的黃土沖溝。沖溝，或稱蝕溝，為流水在侵蝕作用下在土壤中形成的地形，一般會在丘陵的山坡上形成。沖溝很像一個縮小版的山谷，但是通常深度、寬度不過十米上下

但在1956年，蘇聯(lián)地質(zhì)學家列別金斯基在對大同火山進行考察和系統(tǒng)采樣后卻認為，大同火山最近的噴發(fā)時間是在人類社會出現(xiàn)以后，所以，他推斷大同火山群里的火山不是死火山，是休眠火山。大同火山最后幾期的噴發(fā)活動是在人類歷史時期，大同火山群的火山都不是死火山，而是隨時可以再次噴發(fā)的休眠火山。

到了1975年，社會上不斷出現(xiàn)大同火山將要爆發(fā)的傳聞，對當?shù)氐纳a(chǎn)生活秩序造成了極大影響。

大同離北京的直線距離不足300千米，如果大同火山爆發(fā)，還將影響周邊省份，甚至危及整個華北。于是，尹贊勛先生又一次來到大同，經(jīng)過野外實地調(diào)查、綜合考古、歷史等多方面的證據(jù)，再次判定大同火山群都屬于死火山。之后又有多位科學家對大同火山進行了多學科研究，已經(jīng)確認大同火山群有3~4個大的活躍期，主要噴發(fā)時代始于距今80萬年左右，終止于距今10萬至9萬年，每個大的活躍期又都有多次火山噴發(fā)，隨著測試技術(shù)發(fā)展，以后會有更多，更精確的年齡數(shù)據(jù)，但目前得到的數(shù)據(jù)都支持尹贊勛得出的死火山結(jié)論。

什么是活火山、休眠火山和死火山

地球是46億年前由眾多圍繞在太陽周邊的塵埃和巖塊互相碰撞吸積而成。如今46億年過去了，地下的巖漿一刻也沒有停止過活動，經(jīng)常會沿著一定的通道向上侵入，如果噴出地表，則往往形成以錐狀為主的各種形態(tài)的山體，這就是我們常說的火山。

巖漿向上噴出的通道稱為巖漿通道，巖漿的出口稱為火山口。從地下巖漿開始向上侵入、到噴出地表沉降、冷卻的整個過程稱為火山作用?；鹕絿姲l(fā)時，除液態(tài)巖漿外，往往還夾雜著火山灰、水汽和大量巖屑。

根據(jù)火山的活動性，可以把火山分為活火山、休眠火山和死火山。人類歷史時期噴發(fā)過，地下仍有巖漿活動且具有噴發(fā)能力的火山稱為活火山。處于暫停狀態(tài)、將來還可能噴發(fā)的火山稱為休眠火山，休眠火山與活火山之間沒有嚴格的界線。而人類歷史記錄以來從沒有噴發(fā)過，巖漿活動已經(jīng)停止，將來也不可能再噴發(fā)的火山則稱為死火山。

金山上的火山巖?

死火山居然還能“復活”？

人類對火山活動性的誤判會釀成大禍。墨西哥的欽喬納爾火山從1360年至20世紀70年代從來沒有噴發(fā)過，因此有人認為它已經(jīng)“死”了。1982年年初，當?shù)匕l(fā)生了多次地震，地質(zhì)學家認為這是火山復活的前兆，可是地質(zhì)學家的預警未被重視。1982年3月底至4月初，這座火山連續(xù)3次劇烈爆發(fā)，噴射出700萬噸有毒的二氧化硫氣體和2000萬噸碎屑物。遮天蔽日的火山灰最高到達2萬米高空，導致長達數(shù)年的全球氣溫下降。強大的火山噴發(fā)還摧毀了以前的火山口，火山的海拔則由噴發(fā)前的1260米降為1060米，周圍9個村莊被火山摧毀，數(shù)萬人傾家蕩產(chǎn)，上千人喪生。因此科學家一直對全球的主要火山進行監(jiān)測和研究，以盡量避免對火山活動性的誤判。

2019年2月拍的墨西哥軟喬納爾火山(圖片來源/谷歌地球)?

注：本文為國家自然科學基金項目（編號41772116)資助的成果（責任編輯 / 陳天昊 美術(shù)編輯 / 周游）


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