黃石公園穿越河流的麋鹿
游客在觀賞“老忠實(shí)”間歇泉
發(fā)現(xiàn)火山
1870年八九月份，人類在美國(guó)的黃石國(guó)家公園進(jìn)行了一次重大的探險(xiǎn)活動(dòng)。作為美國(guó)軍隊(duì)護(hù)航的首領(lǐng)，30歲的陸軍中尉古斯塔夫·多恩(Gustavus C.Doane)跟隨探險(xiǎn)隊(duì)進(jìn)入黃石位于懷俄明州的領(lǐng)地。當(dāng)他登上黃石河上海拔3122米的沃什伯恩山(MountWashburn)往南看時(shí)，發(fā)現(xiàn)落基山脈似乎缺失了什么東西，方圓數(shù)英里都是平地，只在遠(yuǎn)處有山脈將中間的平地包圍，形成一個(gè)巨大的森林地盆。對(duì)這種現(xiàn)象多恩只想到一種解釋：“這個(gè)巨大的盆地曾是某個(gè)死火山的火山口�！�
他說得沒錯(cuò)，美國(guó)這個(gè)最古老、最著名的國(guó)家公園不偏不倚地坐落在地球最大的火山群上，黃石國(guó)家公園本身就是一座火山。
上世紀(jì)60年代，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的鮑勃·克里斯蒂森(Bob Christiansen)在研究黃石國(guó)家公園火山史時(shí)覺得很困惑，他找不到公園的火山口在什么地方。他覺得多恩中尉指出的那個(gè)缺口，肯定是被炸出來的，但是要在山里炸出約100公里寬的地方，肯定是一件非常巨大的事情。
事情過了20年，他的困惑才解開。上世紀(jì)80年代，美國(guó)航空航天局為拍攝月球設(shè)計(jì)了一種紅外攝影設(shè)備，需要先在地球上空拍攝以測(cè)試它的性能。專家們決定在黃石公園進(jìn)行試驗(yàn)，他們對(duì)黃石地區(qū)進(jìn)行了空中拍攝，以測(cè)試這些新型的高空照相機(jī)。一位考慮周到的官員把一些照片交給了公園管理局，認(rèn)為它們可以懸掛在某個(gè)游客中心。當(dāng)克里斯蒂森看到這些照片時(shí)，立刻意識(shí)到他沒有找到火山口的原因，因?yàn)檫@個(gè)火山口大到無法想象，無論從地面上的任何角度觀測(cè)，都無法窺其全貌。
照片顯示，黃石超級(jí)火山口長(zhǎng)85公里，寬45公里，深約0.67公里。而黃石公園從北到南101公里，從西到東87公里。也就是說，黃石國(guó)家公園很大一部分面積是坐落在火山口上。
黃石火山是一種特殊的火山。正常的火山外貌很明顯，比如盾狀的夏威夷冒納羅亞火山群、錐狀的富士山，前一種是因?yàn)楦吡鲃?dòng)性的玄武熔巖平靜流出而形成的，后一種是噴發(fā)出的物質(zhì)堆積在火山口周圍形成的。除此之外，還有一種沒那么有名、并不造山的火山。英國(guó)倫敦大學(xué)本菲爾德格雷格災(zāi)難研究中心教授比爾·麥格(Bill McGuire)說：“許多超級(jí)火山都不是典型的山丘狀結(jié)構(gòu)，它們往往藏身在巨大的、坍塌的盆地中，超級(jí)火山的熔融巖漿很難被監(jiān)測(cè)出來�！边@種火山的威力能大到一瞬間破土而出，留下一個(gè)沉降式大坑，即破火山口。這種低調(diào)卻威力強(qiáng)大的火山一旦爆發(fā)，地幔下方的巖漿會(huì)沖破地殼，沿著縫隙噴涌而出，地下的巖漿被掏空，導(dǎo)致火山頂部失去支撐而塌陷，形成一個(gè)凹進(jìn)坍塌盆地中的巨型破火山口(caldera，西班牙語(yǔ)“坩堝”cauldron的衍生詞)。
當(dāng)時(shí)，人們不知道怎樣稱呼這個(gè)巨大的火山。之前科學(xué)家習(xí)慣用火山爆發(fā)指數(shù)來衡量火山的威力，黃石火山是爆發(fā)指數(shù)達(dá)到8的火山。1815年印度尼西亞坦博拉火山猛烈大噴發(fā)，造成直接死亡人數(shù)約1萬(wàn)人，次年全球氣候異常，8.2萬(wàn)人死于后續(xù)的饑荒和疫病。這次大噴發(fā)成為有史以來對(duì)氣候影響最大的火山噴發(fā)，但火山爆發(fā)指數(shù)也剛達(dá)到7。如果指數(shù)達(dá)到8的話，能量將是坦博拉火山噴發(fā)的十幾倍，就像數(shù)百萬(wàn)顆原子彈爆炸，給地球造成的災(zāi)害將是毀滅性的。
2000年，英國(guó)BBC廣播公司拍攝了一部關(guān)于火山的紀(jì)錄片。在形容火山爆發(fā)的規(guī)模時(shí)，制片方創(chuàng)造了“超級(jí)火山”這個(gè)詞。沒有任何噴發(fā)可以和超級(jí)火山噴發(fā)來比較，《萬(wàn)物簡(jiǎn)史》一書的作者比爾·布萊森寫道：“要是你把喀拉喀托火山噴出的物質(zhì)比作高爾夫球，那么黃石火山最大一次的爆發(fā)物質(zhì)像個(gè)大球，你完全可以躲在后面將其作為藏身之地。按照這個(gè)比例，圣海倫斯火山噴出的物質(zhì)不過是一粒豆子�！笨ν谢鹕絿姲l(fā)是近代著名的一次火山噴發(fā)，發(fā)生在1883年，奪走了3.6萬(wàn)條人命，發(fā)出的轟隆聲在全世界回響了9天，使遠(yuǎn)在英吉利海峽的海水晃了半天。而1980年圣海倫斯火山噴發(fā)是20世紀(jì)以來地球上規(guī)模最大的火山噴發(fā)之一，造成60多人死亡，將390平方公里土地變成不毛之地。
可以想象，黃石火山以往在某個(gè)時(shí)刻噴發(fā)時(shí)，已經(jīng)把這片土地炸得七零八落。
一座活火山
克里斯蒂森現(xiàn)已退休，他之前對(duì)BBC說：“每年有數(shù)百萬(wàn)人來到黃石公園，觀賞壯麗的景色和野生動(dòng)物，很明顯大多數(shù)人都沒有意識(shí)到他們站在一個(gè)沉睡的巨人身上�！敝钡诫娪啊�2012》上映之前，很多美國(guó)人也沒有意識(shí)到這座巨大的火山。
事實(shí)上，黃石國(guó)家公園成立之后的幾十年，專家才意識(shí)到多恩中尉說錯(cuò)了，黃石其實(shí)是一座活火山。
上世紀(jì)50年代，一個(gè)名叫弗朗西斯·喬·博伊德(Francis Joe Boyd)的哈佛學(xué)生對(duì)他在黃石公園發(fā)現(xiàn)的凝灰?guī)r產(chǎn)生了興趣。這是一種火山灰因熱和壓力凝結(jié)而成的巖石，他當(dāng)即就意識(shí)到這是地質(zhì)年代很近的一次噴發(fā)碎屑留下的痕跡。1965年，克里斯蒂森發(fā)現(xiàn)第二處明顯的凝灰?guī)r，第二年他和同事又發(fā)現(xiàn)了第三處。通過鉀－氬測(cè)年法，他們判斷這三處凝灰?guī)r是三次火山大爆發(fā)的產(chǎn)物。每一次爆發(fā)都留下了一個(gè)巨大的噴火山口，第三次噴發(fā)埋葬了前兩次噴發(fā)的大量遺跡。
科學(xué)家們由此推算出黃石超級(jí)火山的噴發(fā)事件。第一次噴發(fā)是在1650萬(wàn)年以前，之后它噴發(fā)了大約100次，有研究的只有最近三次，分別是210萬(wàn)年前、130萬(wàn)年前和64萬(wàn)年前。
210萬(wàn)年前的黃石火山噴發(fā)堪稱地球上五大火山噴發(fā)之一，也是黃石超級(jí)火山可考史上爆發(fā)最強(qiáng)大的一次，是最近一次噴發(fā)的兩倍。但是，火山噴出的巖漿量達(dá)到2450立方公里，形成的破火山口至今超過100公里，產(chǎn)生的火山灰足以把紐約州埋在20米的深處，或者把加利福尼亞州埋在6米的深處，整個(gè)美國(guó)一半面積都被覆蓋。
距今130萬(wàn)年前，黃石火山再度蘇醒，此次爆發(fā)在最近的三次爆發(fā)中威力最小，但同樣具有毀滅性。爆發(fā)造就了黃石國(guó)家公園西側(cè)島公園之內(nèi)的亨利�？似苹鹕娇�，并且形成了另一片廣泛分布的凝灰?guī)r。
最近的一次爆發(fā)距今64萬(wàn)年，由于距離最近，所以科學(xué)家掌握的資料相對(duì)比較充足�？茖W(xué)家推算，當(dāng)時(shí)黃石火山噴出的灰柱升上了3萬(wàn)米的高空，散落到地面的火山灰覆蓋了整個(gè)美國(guó)西部直到墨西哥灣的廣闊地區(qū)�；鹕剿樾嘉�，包括濃厚致命的塵霧、巖石和氣體，以及被加熱到800攝氏度高溫的致命濃煙，化作滾滾灰色云團(tuán)橫掃大地，用數(shù)百米厚滾燙、沉重的碎屑填滿整條整條山谷。這次噴發(fā)造就了80公里長(zhǎng)、55公里寬的破火山口，破火山口塌陷陡壁高度在50米以上，噴發(fā)物體積達(dá)到1000立方公里，噴進(jìn)大氣的火山灰在遠(yuǎn)離黃石的愛達(dá)荷州、路易斯安那州和加利福尼亞州都可見。這次爆發(fā)所產(chǎn)生的噴發(fā)物覆蓋了周圍1萬(wàn)平方公里的土地，也覆蓋了原來的兩個(gè)火山口，形成了現(xiàn)在我們所知的這個(gè)超級(jí)大的破火山口。
黃石大峽谷
黃石公園大棱鏡泉
為什么是黃石？
黃石公園內(nèi)有上萬(wàn)個(gè)噴出熱水和熱氣的孔穴，還有200多處間歇泉，這意味著黃石公園底下存在一個(gè)巨大的巖漿囊。巖漿囊是火山底下充填著巖漿的區(qū)域，是地殼或上地幔中巖漿相對(duì)富集的地方，類似于石油礦藏，巖石孔隙中充滿了高溫流體。
每當(dāng)漂浮在上面的板塊經(jīng)過時(shí)，下面的熱柱就會(huì)把上面的板塊部分融化成巖漿，形成巖漿囊。因?yàn)辄S石火山蘊(yùn)藏在北美大陸板塊的內(nèi)部，所以當(dāng)板塊緩慢地飄過巖漿囊的時(shí)候，巖漿的巨大熱量會(huì)融化板塊上的巖石，使大陸板塊越來越薄，它下面滾燙的巖漿卻逐漸增多，巖漿囊離地表越來越近。對(duì)于鋼筋水泥而言，地殼板塊幾乎牢不可破，但是對(duì)地球內(nèi)部的高溫熔巖而言，地殼板塊不堪一擊。
當(dāng)數(shù)萬(wàn)年過去后，如果巖漿囊上空的地殼出現(xiàn)裂縫，巖漿就找到了通往上層的通道。這時(shí)巖漿囊里的壓力會(huì)通過裂縫釋放，溶解在巖漿囊里的各種氣體也會(huì)大量逃逸出去形成爆炸，正如打開一瓶猛烈搖晃的可樂。
為了弄清這個(gè)巖漿囊有多大，猶他大學(xué)的火山專家鮑勃·史密斯(Bob Smith)用地震波方式進(jìn)行測(cè)量。地震發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的余波會(huì)穿越地球，地震波通過熔巖的速度比通過巖石慢，透過地震儀顯示的不同震波抵達(dá)時(shí)間，可以計(jì)算和繪制巖漿囊的大小范圍。
他用地震儀組成了一個(gè)檢測(cè)中心，由22個(gè)檢測(cè)中心構(gòu)建成一個(gè)全方位的網(wǎng)絡(luò)，所有數(shù)據(jù)都會(huì)傳到猶他大學(xué)的中心記錄設(shè)備中以供分析。他說：“地震檢波器網(wǎng)絡(luò)就像一個(gè)天線，你通過聆聽進(jìn)入天線的地震波，就能檢測(cè)到來自地球內(nèi)部的事情�！边@有點(diǎn)像CT掃描，通過透過人體組織的X射線來建立你身體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果超過了之前所有的預(yù)測(cè)，這座破火山口下面的巖漿囊長(zhǎng)80多公里，寬40多公里，和黃石火山口的大小差不多；距離地表最淺處約8公里，最深處約16公里，體積大約有2萬(wàn)～2.5萬(wàn)立方公里，里面融化的巖石只有10%～30%，剩下的物質(zhì)都是炎熱的固體。
巖漿囊下面有一個(gè)不斷提供熱量的地幔熱柱，這就像一根埋在地球深處的柱子，溫度很高，約1400～2000攝氏度，越往地球深處溫度越高。熱柱由兩個(gè)部分組成，下部呈長(zhǎng)細(xì)柱狀，底端連至地幔底部；細(xì)柱的熱物質(zhì)上升速度往往比本體更快，一旦上升到較淺出，受到的壓力降低，于是體積膨大向四面展開，整體看起來就像是有著細(xì)長(zhǎng)柄的蘑菇。熱柱口的直徑可達(dá)1900公里，上升到一定高度后這股熱柱會(huì)灌入巖漿囊。
熱柱被認(rèn)為是地球釋放熱量的一種方式。目前地球上這種熱柱有32處，只有一處在陸地板塊，其余都在海洋下面，這種熱柱的位置是相對(duì)固定的，但是大陸和海床由很多巨大的板塊和更多很小的板塊組成，漂浮在密度更大的地幔上。北美板塊就像是卡布奇諾咖啡上漂浮的奶油，向西南方向移動(dòng)，過去1650萬(wàn)年前板塊的平均移動(dòng)速率是每年4.6厘米，和指甲生長(zhǎng)的速度差不多。
這就像拿著一張紙緩慢經(jīng)過下方的蠟燭，如果有些地方停留得久一點(diǎn)，燭火就會(huì)將紙燒出個(gè)窟窿。隨著板塊繼續(xù)漂移，已經(jīng)形成“窟窿”的部分也在跟著前移，當(dāng)移到新的熱柱上方，之前的一幕又將重新上演。科學(xué)家在黃石國(guó)家公園的西南方發(fā)現(xiàn)了6個(gè)破火山口，像一串珠子一樣排列，最古老的是1800萬(wàn)年前至1650萬(wàn)年前的麥德米特火山場(chǎng)。200多萬(wàn)年前，黃石公園所在地區(qū)位移到熱柱上，地下曾經(jīng)供應(yīng)了6座火山的燃料又開始工作，超級(jí)火山爆發(fā)的新循環(huán)就此開始。
按照黃石超級(jí)火山噴發(fā)點(diǎn)隨著地殼變化的移動(dòng)規(guī)律，地質(zhì)學(xué)家們開玩笑說，再過200萬(wàn)年，蒙大拿州比靈斯的人們將會(huì)圍著間歇泉翩翩起舞。
下一次噴發(fā)
黃石就像一條沉睡在地下的噴火巨龍，一旦醒來，將造成巨大的災(zāi)難�？死锼沟偕Q之為潛在的“人類主要災(zāi)害”，公園本身將被摧毀，森林將被夷平，每一樣活物都會(huì)被蒸發(fā)、燒成灰燼，變成碎片，接下來火山灰將覆蓋美國(guó)，全球上空漂浮著厚厚的火山灰云，全球變冷、干旱、饑荒、戰(zhàn)爭(zhēng)將會(huì)接踵而至，遠(yuǎn)比電影描述的更為可怕。
科學(xué)家估計(jì)，黃石公園超級(jí)火山每隔60萬(wàn)年爆發(fā)一次，而自上一次爆發(fā)到現(xiàn)在已有64萬(wàn)年。黃石火山什么時(shí)候會(huì)再次噴發(fā)，成了一個(gè)巨大的疑問。
它一直就沒有安分過。1973年的一天，鮑勃·史密斯和同事一起在黃石湖南海灣的皮爾島(Peale Island)上工作時(shí)發(fā)現(xiàn)一些奇怪現(xiàn)象，沿著海岸線的一些樹木部分被淹沒甚至快要死了。1956年史密斯也曾在此工作過，那時(shí)他計(jì)劃建造早期航行使用的船塢，這些船塢也同樣被淹沒了。這究竟是怎么回事呢？
史密斯受到啟發(fā)，著手重新考察公園工作人員自1923年以來放置在公路上的標(biāo)桿。他發(fā)現(xiàn)，坐落在破火山口頂、位于黃石湖北邊的海頓山谷(Hayden Valley)在過去幾十年來上升了大約76厘米。然而，湖底卻完全沒有升高，只是湖的北面升高了，黃石湖的湖水因此向南流。這塊土地正在上升，底下的火山是活的。
史密斯于1979年將這個(gè)發(fā)現(xiàn)公之于眾，并將黃石公園描述為“活著、呼吸著的破火山口”。到1984年，公園的整個(gè)中心地區(qū)100多平方公里土地，比1924年所做的最后一次勘測(cè)時(shí)高了1米多。接著在1985年，由于發(fā)生多次小型地震，公園的中心地區(qū)又下陷了20厘米。史密斯把之前的比喻改為“活著、呼吸著并震動(dòng)著的破火山口”。如今，黃石地面這個(gè)脆弱的外層就像一個(gè)男人呼吸的胸腔，不停地上上下下。
1985年之后，黃石的地面又重新升高。2004～2006年，破火山口幾乎以每年7厘米的速度上升；2007～2010年，隆起的速度降低至每年1厘米或以下。但是很多媒體在報(bào)道時(shí)忽略了上升速度的明顯變慢，比如2011年初英國(guó)《每日郵報(bào)》就稱：“從2004年到現(xiàn)在，黃石公園內(nèi)巨大的休眠火山的地標(biāo)隆起高度一直在以驚人的速度上升，特別是近三年以來……創(chuàng)下了自1923年以來的最快紀(jì)錄�！边�有一些媒體蜂擁而上，很快便出現(xiàn)“黃石公園火山即將爆發(fā)”、“美國(guó)大部分國(guó)土即將覆蓋在火山灰下”等聳人聽聞的說法，引發(fā)一陣騷亂，為此黃石國(guó)家公園的官方網(wǎng)站不得不出來辟謠。
究竟是什么讓地面上升？科學(xué)家說可能是因?yàn)槌睙岬乃驼羝蛘呤菐r漿。不管哪一種方式，這種熱量同樣也會(huì)融化巖石，也能導(dǎo)致另一場(chǎng)噴發(fā)。而黃石最危險(xiǎn)的地方不在它上上下下的地面，而在于沒有人知道什么是噴發(fā)前的預(yù)警信號(hào)�！昂芸赡苁且幌盗械牡卣�，地面隆起、間歇泉和噴氣孔的活動(dòng)方式有可能改變，但究竟是什么誰(shuí)也說不清�！秉S石國(guó)家公園的地質(zhì)學(xué)家保羅·多斯(Paul Doss)解釋。在他眼里，某種程度上能成為火山噴發(fā)警報(bào)信號(hào)的現(xiàn)象，差不多在黃石公園都已存在。
一般來說，地震是火山噴發(fā)的前兆，但是在這里地震是家常便飯，大約每年會(huì)發(fā)生2000次地震，其中大多數(shù)都感覺不到，只有少數(shù)比較明顯。比如1959年發(fā)生了7.5級(jí)地震，震中在公園西部，地震造成了一個(gè)裂縫，觸發(fā)山崩，造成28人死亡；1985年10月，黃石公園地震云集，接下來幾個(gè)月里大約發(fā)生了超過3000次地震；10年后，另外一群地震把黃石公園搖晃得如同一個(gè)被捅了的馬蜂窩。
還有一個(gè)可能的標(biāo)志是間歇泉。黃石公園的地表熱量是全世界平均水平的三四十倍，靠近地表的巖漿驅(qū)動(dòng)間歇泉噴發(fā)。但是多斯說間歇泉變化多端，同樣無法預(yù)言。比如汽船泉是世界上最大的間歇泉，噴射的時(shí)候達(dá)120米高，但噴射的間隔可以少到4天，多到50年。“如果它今天噴射，下個(gè)星期又噴射，絲毫不能說明它下下個(gè)星期或者下下下個(gè)星期或者20年之后會(huì)怎么樣。整個(gè)公園都變化無常，實(shí)際上你不可能根據(jù)任何動(dòng)靜來下結(jié)論。”
如此看來，似乎誰(shuí)也無法預(yù)料它何時(shí)噴發(fā)。鮑勃·史密斯說：“最初我們也擔(dān)心地面隆起會(huì)導(dǎo)致火山噴發(fā)，但在發(fā)現(xiàn)巖漿位于地下10公里后，我們消除了這種擔(dān)憂。如果巖漿深度在地下兩三公里，我們將陷入極大的憂慮中�！痹谒劾铮鹕娇诘牡貥�(biāo)隆起只是地標(biāo)變形類型的一部分，只是一個(gè)不間斷的過程，屬于正�，F(xiàn)象�！包S石公園下的熱柱在過去大部分時(shí)間里都是在美國(guó)西部的盆地和山脈形成破火山口，而今黃石火山之上的是落基山脈這個(gè)強(qiáng)硬粗厚得多的地殼，也許可以抵擋底下熱點(diǎn)的爆發(fā)�！�
但是，暫時(shí)是安全的并不意味著以后也是安全的。鮑勃·史密斯曾寫道：“黃石實(shí)際上活著，還在呼吸�！笨死锼沟偕缒暝陉P(guān)于公園的綜合地質(zhì)報(bào)告里也寫道：“黃石國(guó)家公園區(qū)域無疑將會(huì)發(fā)生火山活動(dòng)�！被鹕綄＜冶葼枴湼窠淌谡J(rèn)為：“不僅在黃石公園，在世界的任何地方，都有可能有‘超級(jí)火山’爆發(fā)。這樣的事情在地球上不止一次上演，沒有理由因?yàn)槿祟惖某霈F(xiàn)而終止。”
