費(fèi)杰，復(fù)旦大學(xué)中國歷史地理研究所副教授。
其實(shí)不光是長白山天池火山，整個(gè)歷史時(shí)期的火山都還有非常非常多的未解之謎。我覺得對(duì)我來講，火山研究的魅力可能就在于不斷地探索。
火山會(huì)說話
各位朋友，大家下午好。我是來自復(fù)旦大學(xué)中國歷史地理研究所的費(fèi)杰。
在過去近20年的時(shí)間里面，我主要從事的是關(guān)于歷史時(shí)期火山噴發(fā)的氣候效應(yīng)這方面的研究。其實(shí)這方面的從業(yè)者非常少，全世界可能也就幾十個(gè)人，所以非常有幸福感。
為什么要從事這方面的研究呢？我們知道，現(xiàn)在的火山噴發(fā)都有監(jiān)測記錄。歷史時(shí)期的火山噴發(fā)，可能在規(guī)?；蛘哳愋偷雀鞣矫妫汲^了現(xiàn)在的火山噴發(fā)，所以對(duì)它的研究非常有助于加深我們對(duì)火山的認(rèn)識(shí)，對(duì)氣候的認(rèn)識(shí)。
但是這些火山又沒有檢測，不會(huì)說話，所以我就希望通過研究，來讓這些不會(huì)說話的歷史時(shí)期的火山，能夠說起話來。
有的朋友可能覺得火山噴發(fā)離我們很遙遠(yuǎn)，但其實(shí)一點(diǎn)都不遙遠(yuǎn)。就在幾年前（2010年），冰島的一次非常小規(guī)模的火山噴發(fā)，造成了冰島嚴(yán)重的空氣污染，這一地區(qū)所有的航空運(yùn)輸全部中斷了。不知道當(dāng)時(shí)有沒有哪位朋友滯留在機(jī)場，如果有的話應(yīng)該印象會(huì)很深刻。
冰島的這個(gè)火山是裂隙式的火山，它是發(fā)育在大洋中脊這些地方，但其實(shí)更多的是這種錐狀的火山。
▲ 左：裂隙式火山。右：錐狀火山
我們看一下，左邊的是冰島的Laki火山，它是一種典型的裂隙式火山。右邊的是非常著名的日本富士山，它是一座活火山，是錐狀火山。
▲ 左：裂隙式的冰島Laki火山。右：錐狀火山日本富士山
那什么是活火山？活火山一般講就是在全新世，在過去一萬年有過噴發(fā)的火山。還有一些火山可能史前時(shí)期曾經(jīng)噴發(fā)過，但是到了全新世它就不噴發(fā)了，這樣的火山就稱為死火山。但是有些火山乍一看，它已經(jīng)是一個(gè)死火山，但是有時(shí)候因?yàn)閹r漿突然又活躍起來，它睡著睡著又突然就醒了，這種火山我們就稱它為休眠火山。
剛剛介紹的其實(shí)都是活火山。我們看一下，這幾個(gè)是死火山。這是南京江寧的方山，它最后噴發(fā)于大概10到11個(gè)百萬年以前。
合肥的大蜀山最后噴發(fā)于大概36個(gè)百萬年以前。這兩個(gè)火山離我們都很近，朋友們有機(jī)會(huì)也可以去看一下，現(xiàn)在都被建成了地質(zhì)公園。
還有一種類型，比方講像蘇州的虎丘。
蘇州的虎丘其實(shí)也是一座火山，但是它是在恐龍的那個(gè)年代，就是在中生代噴發(fā)。因?yàn)樗鼑姲l(fā)得太早了，雖然它的熔巖流，就是這些玄武巖還在，但是我們一般已經(jīng)不把它稱為火山，因?yàn)樗弦淮螄姲l(fā)距今已經(jīng)上億年了。我們已經(jīng)把它逐出了火山界。
火山有大有小。一般可能大家覺得它就是一個(gè)山包，但其實(shí)有些非常大的火山，它可以形成一個(gè)高原。像印度主體——德干高原，其實(shí)就是在中生代末期，由大規(guī)模的火山噴發(fā)，熔巖流堆積而形成的一個(gè)高原。所以火山噴發(fā)可以造就一個(gè)高原。
小的火山，大家看一下，這是意大利的一座火山布斯卡火山。
上面這些火山都是噴巖漿的，其實(shí)還有一些比較特殊的，像這個(gè)。
這個(gè)火山是不噴巖漿的，因?yàn)樗鼫囟缺容^低，只能噴泥漿，所以就稱它為泥火山。江蘇的溧陽就有這種泥火山，大家有機(jī)會(huì)可以去看看。
如果說一個(gè)火山，它連泥漿都噴不出來，只能噴一些熱的水，那這種情況下我們也就不再叫它火山，而稱它為溫泉。
那我們來看一下，現(xiàn)在地球上的活火山都分布在什么地方。
這張圖中，這些紅點(diǎn)不是火山，而是地震的震中。這些地震的震中，其實(shí)正好勾勒出了我們地球上板塊的邊界。
黑色的三角形代表火山，我們可以看到，其實(shí)大多數(shù)的火山都分布在板塊的邊界，其中最多的是在這種消亡型的板塊邊界，也就是地殼消失的地方、板塊碰撞的地方，這里一般都會(huì)形成錐狀的火山。還有一小部分發(fā)育在大洋的中脊上面，一般會(huì)形成裂隙式的火山，后面這種火山比較少見。
我們下面來看一看，火山到底會(huì)對(duì)人類造成哪些危害。公元79年，意大利的維蘇威火山噴發(fā)，其實(shí)這是一次小規(guī)模的噴發(fā)，但是它的熔巖流掩埋了附近的龐貝城。這是當(dāng)時(shí)的一些遇難者。
如果是一個(gè)比較大規(guī)模的火山，像1991年菲律賓的皮納圖博火山的噴發(fā)，它的噴發(fā)柱超過30公里，已經(jīng)深入到了平流層，比飛機(jī)巡航的高度還要高很多。這個(gè)噴發(fā)就造成了顯著了氣候效應(yīng)，在1992年，就是它噴發(fā)的次年，全球平均氣溫降低了0.5度。
可能大家覺得0.5度不算什么，但其實(shí)這個(gè)降溫并不是平均的，而是表現(xiàn)為很多低溫災(zāi)害。比如中國的東北在這一年夏天就經(jīng)歷了嚴(yán)重的低溫冷害。這次降溫還有一個(gè)效果，就是它一度中止了我們這些年來全球變暖的趨勢。
如果放眼到更久遠(yuǎn)的地質(zhì)時(shí)期，像印度德干高原的火山噴發(fā)，它大概發(fā)生在距今6500萬年前，也就是中生代和新生代交界的時(shí)候。
這次火山爆發(fā)背后的原因，可能是這個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的一個(gè)隕擊事件，也就是小行星撞到了墨西哥的尤卡坦半島，激發(fā)了全球范圍內(nèi)的火山噴發(fā)，其中就包括德干高原的火山噴發(fā)，然后造成了全球范圍的生物大滅絕，絕大多數(shù)的恐龍都在那個(gè)時(shí)候滅絕了。當(dāng)然這只是科學(xué)家的一種推測。
我們看一下火山噴發(fā)對(duì)大氣的影響到底是怎么樣的。這是小規(guī)模的噴發(fā)，它的噴發(fā)柱只停留在對(duì)流層，所以噴出的火山灰很快就被降水沖刷到地面，所以不會(huì)有明顯的氣候效應(yīng)。
大家可能以為火山噴發(fā)之后，因?yàn)橛谢?，所以氣溫?huì)升高，但其實(shí)火山噴發(fā)最主要的氣候效應(yīng)是造成地面的降溫。
如果是大規(guī)模的噴發(fā)，它的噴發(fā)柱會(huì)進(jìn)入到平流層，就是超過了飛機(jī)巡航的高度。它在平流層停留，然后太陽輻射就會(huì)被火山灰和它的一些衍生物給散射或者反射掉，到達(dá)地面的太陽光就變少了，地面就變冷了。
我們來看一下，這是過去600年火山噴發(fā)造成的全球性的降溫。這個(gè)圖的縱坐標(biāo)是溫度的變化，橫坐標(biāo)是年份，上面的溫度是用北半球高緯度地區(qū)的樹木年輪來指示的。
這個(gè)地區(qū)的樹木年輪，主要是受控于夏季的溫度。當(dāng)夏季溫度比較高，天氣比較暖和的時(shí)候，樹輪就長得寬；如果比較冷，樹輪長得就窄。所以通過測量樹輪的寬度，就可以重現(xiàn)過去的夏季溫度的變化。
我們可以看到，在這張圖上面最冷的一個(gè)夏天——1601年的夏天，其實(shí)是對(duì)應(yīng)的秘魯?shù)膽鸭{普蒂納的噴發(fā)。另外一個(gè)標(biāo)紅的就是所謂的“無夏之年”，對(duì)應(yīng)的是1815年的坦博拉火山噴發(fā)。
其實(shí)在這張圖上面，絕大多數(shù)的涼夏，就是特別寒冷的夏天，都對(duì)應(yīng)了火山噴發(fā)。所以其實(shí)大家可以看到，火山噴發(fā)是氣候變化的一個(gè)非常重要的原因。特別是在歷史時(shí)期，人類活動(dòng)的影響很小的時(shí)候，火山噴發(fā)和太陽活動(dòng)就是氣候變化的兩個(gè)最重要的原因。
我們下面來看幾個(gè)例子。這是公元934年冰島的埃爾加火山噴發(fā)。這個(gè)火山噴發(fā)的規(guī)模很大，噴出地表的二氧化硫等氣體的量非常大，噴發(fā)持續(xù)的時(shí)間也很長，有三到八年。
這次火山噴發(fā)雖然規(guī)模很大，但是因?yàn)榫嘟衲甏芫眠h(yuǎn)，而那個(gè)時(shí)候在歐洲又是“黑暗時(shí)期”，所以資料很少。但是經(jīng)過一些學(xué)者的努力，最近發(fā)現(xiàn)，它帶來的降溫集中在939年前后。
這次火山噴發(fā)的時(shí)候，中國正處在五代十國時(shí)期，中原地區(qū)是后晉王朝，北方是契丹，是遼國。
我去尋找了相關(guān)的歷史文獻(xiàn)資料，就發(fā)現(xiàn)《遼史》記載，在939年的盛夏，7月份，內(nèi)蒙古的東南部下雪了。939年的冬天，在開封那一帶，也就是后晉的首都附近，“大雪害民，五旬未止”。
到下一年，940年的冬季，11月份，在南京、揚(yáng)州一帶的運(yùn)河已經(jīng)封凍，漕運(yùn)都中斷了。941年初，在山東的萊州灣，海冰非常嚴(yán)重，從海岸一直延伸到海里面一百多華里。所以我們可以發(fā)現(xiàn)，在939年到940年，中國經(jīng)歷了非常嚴(yán)重的降溫。
除了降溫以外，我通過搜集整理歷史文獻(xiàn)還發(fā)現(xiàn)：在942年到943年，中國還出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的旱災(zāi)、蝗災(zāi)，后來又造成了饑荒。
當(dāng)然，火山噴發(fā)造成降溫的機(jī)制是比較清楚的，但它和降水的關(guān)系要相對(duì)復(fù)雜一些。但確實(shí)過去很多研究表明，中國歷史上大多數(shù)大規(guī)模的火山噴發(fā)以后，都出現(xiàn)了旱災(zāi)。
經(jīng)歷了上面的這些自然災(zāi)害以后，后晉的國運(yùn)就受到很嚴(yán)重的打擊。據(jù)《五代史》說“晉祚自茲衰矣”，就是后晉從此就衰落了。后晉滅亡于947年，離這個(gè)饑荒只有三年。
通常歷史學(xué)家會(huì)告訴我們，是契丹的入侵造成了后晉的滅亡，當(dāng)然這其中有很多軍事的、外交的、政治的原因。但實(shí)際上通過梳理這一次冰島的火山噴發(fā)，以及其后的氣候效應(yīng)，我們可以發(fā)現(xiàn)，其中可能存在一個(gè)非常有意思的因果關(guān)系的鏈條。
首先是冰島火山噴發(fā)，噴發(fā)以后出現(xiàn)降溫，出現(xiàn)旱災(zāi)、蝗災(zāi)、饑荒，然后就導(dǎo)致后晉衰落，契丹趁機(jī)入侵了后晉，三年以后，后晉就滅亡了。
所以火山噴發(fā)的研究，也是給一些歷史事件的解釋提供了一個(gè)新的視角，當(dāng)然只是一個(gè)新的視角，還沒有形成定論。
這是明代著名文學(xué)家袁宏道的《袁中郎全集》里收錄的一些詩篇，是關(guān)于1602年，在湖北荊州公安一帶異常多雪的一些詩篇。朋友們可能經(jīng)常會(huì)看一些古代的文學(xué)作品，但可能不會(huì)想到，袁宏道為什么會(huì)寫這么多詠嘆降雪的詩篇。
其實(shí)和這些詩歌的創(chuàng)作時(shí)間差不多的時(shí)間——1601年的夏天，我們的黃河中下游地區(qū)經(jīng)歷了嚴(yán)重的霜災(zāi)，有些地方還下了雪，長江下游也有降雪。其實(shí)背后的原因也是火山噴發(fā)。
1600年，秘魯?shù)膽鸭{普蒂納火山噴發(fā)（1600年2月19日——1600年3月5/6日）。這一次火山噴發(fā)是南美洲歷史時(shí)期最大規(guī)模的火山噴發(fā)。秘魯當(dāng)時(shí)人口是非常稀少的，但這次噴發(fā)還是造成了大約1500人遇難，秘魯南部地區(qū)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)在整個(gè)17世紀(jì)都沒有能夠恢復(fù)過來。所以它的影響是非常深刻的。
所以火山噴發(fā)，其實(shí)是袁宏道為什么會(huì)寫出這么多詠雪詩篇的原因。我也為文學(xué)家們找到了一個(gè)問題的答案。
火山噴發(fā)除了降溫、旱災(zāi)之外，還有些什么氣候效應(yīng)呢？其實(shí)還有一個(gè)很奇特的現(xiàn)象，就是曙暮光。
火山噴發(fā)以后，空氣被污染了，空氣里面全是火山灰。特別是在日出日落的時(shí)候，太陽光比較弱；太陽光照過大氣層的時(shí)候就只剩下紅光，所以天空會(huì)變得非常紅，就形成了非常絢麗的曙暮光。
這是愛德華·蒙克非常有名的畫作《吶喊》。
有的朋友可能覺得這幅畫的背景是作者自己想象出來的，但其實(shí)不是。我們可以對(duì)比一下這張圖。這是當(dāng)時(shí)一個(gè)寫實(shí)的畫，畫的是1883年倫敦的曙暮光，其背后的成因是1883年印尼的Krakatoa火山噴發(fā)。
除此之外，火山噴發(fā)還會(huì)造成另外一種環(huán)境效應(yīng)，就是空氣污染，火山霾。舉一個(gè)例子，1783年冰島的Laki火山噴發(fā)以后，在歐洲，包括北美洲在內(nèi)的北半球很多地區(qū)都出現(xiàn)了火山霾。
因?yàn)榛鹕交依锩嬗泻芏啻碳ば缘某煞?，很多是有毒有害的，所以出現(xiàn)了這種火山霾以后，歐洲很多地區(qū)的死亡率突然升高了。其實(shí)就是這個(gè)火山霾造成了很多人的死亡。
上面的這些火山噴發(fā)都有歷史文獻(xiàn)的資料作為依據(jù)。但是世界那么大，火山那么多，噴發(fā)也很多，其實(shí)絕大多數(shù)的火山噴發(fā)都沒有留下歷史文獻(xiàn)的資料。那這些火山噴發(fā)，我們是怎么知道它們的存在呢？有一個(gè)比較好的辦法就是到兩極地區(qū)，到有冰川的地方去打冰鉆，就是采冰芯。
火山噴發(fā)以后，火山灰進(jìn)到大氣層里面，它的酸性氣體會(huì)變成酸性的液滴，就是變成酸，隨著降水降落到地面，降落到兩極地區(qū)的這些冰層上面。這樣以后，那一年冰層的酸度就特別高。通過逐年地測量冰層的酸度，我們就可以得到過去火山噴發(fā)的一個(gè)序列。
這是最早的根據(jù)冰芯來建立的火山噴發(fā)的一個(gè)序列，大概是從公元500多年一直到公元一九七幾年。
從右邊開始，這個(gè)紅色的是冰島的埃爾加噴發(fā)，就剛剛介紹過的；左邊最下面的是秘魯?shù)膽鸭{普蒂納火山噴發(fā)；往上是冰島的Laki噴發(fā)；再往上就是“無夏之年”，1815年的坦博拉火山噴發(fā)。
說了這么多火山的災(zāi)害，火山它到底有沒有什么好處呢？其實(shí)也是有的。
這個(gè)水蜜桃是無錫陽山的水蜜桃，是無錫的特產(chǎn)。因?yàn)槲依霞沂菬o錫的，無錫的陽山其實(shí)是一座中生代的火山，很多火山附近地區(qū)的土壤特別肥沃，所以像無錫的陽山，它這個(gè)地方就特別適合種植水蜜桃，所以水蜜桃就變成了無錫的一個(gè)特產(chǎn)。
好，那我們現(xiàn)在就來說一說中國的火山。中國其實(shí)火山不是很多，這幾個(gè)是比較著名的火山，在現(xiàn)代噴發(fā)得很少。
像新疆的阿什庫勒火山，它是在無人區(qū)，噴發(fā)也沒有人知道。
騰沖的來鳳山火山是在全新世，就是在過去一萬年曾經(jīng)噴發(fā)過。
最有名的是吉林長白山天池火山。在歷史時(shí)期，中國境內(nèi)最大規(guī)模的火山噴發(fā)，就是這個(gè)長白山天池火山的所謂“千年大噴發(fā)”，是在距今一千年左右的一次大噴發(fā)。
▲ 吉林長白山天池火山，1000年多次噴發(fā)
左邊的圖是長白山天池火山的一個(gè)示意圖。右邊的圖是在火山噴發(fā)以后，它就形成了一個(gè)破火山口，很深，后來就積水，變成了一個(gè)火山口湖，這就是長白山天池，在朝鮮被稱為白頭山天池，是在長白山的主峰。
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