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漂移的大陆:11.超级火山

 科学声音 2021-04-08

闲言少叙,书接上文。上文书说到了在二叠纪和三叠纪的分界线上出现过超级火山大爆发,西伯利亚当时到处都是火山,岩浆遍地流,所以西伯利亚的脚底下都是整块整块的玄武岩,也就是所谓的暗色岩。德干高原也有大块的暗色岩,非常厚,这也是超级火山爆发留下的,这次爆发弄得恐龙团灭。
我们都知道远古时代分为寒武纪、奥陶纪等等一系列的地质年代,说实话,地质年代的分界线总是要出点儿大事儿。要不然,何必分成两个年代呢?
当然,这两次超级火山都是和小行星撞地球分不开的,往往是后背被重重的拍了一掌,前边一口血喷出来。于是就超级火山大爆发了。现在地球上还有超级火山在潜伏。大家都很聪明,不少人已经猜到了这次要讲美国的黄石公园了。没错,这次就讲黄石公园。
19世纪60年代,美国人向西部挺近,在遥远的西部,一个叫库尔特的美国人发现有这么一块地方,到处都是硫磺的气味,到处都烟雾缭绕。小河里流的水都是滚烫的,有的大水塘里泥浆翻滚,好像被烧开了一样。他告诉别人,他看到了奇特的景象。但是,说出去人家都不信,大家都嗤之以鼻,说是库尔特脑子出幻觉了,看到了传说中的地狱。库尔特说话向来是不靠谱儿的,哪会有这种地方嘛。大家也就没当回事儿。
1859年,美国陆军的测量员和植物学家以及当地向导开始探查美国的大分水岭。大分水岭就是赫赫有名的落基山脉,东边的河流全都流进大西洋,西边的全都流进太平洋。所以才叫大分水岭。这条山脉绵延到加拿大境内。这是陆军测量人员首次来到分水岭的西边。恰好进入了黄石河的流域。

黄石湖

当地有条河,叫黄石河,发源于一个大湖,叫黄石湖,在这一带,到处都可以看到地热现象,有数不清的热泉,喷泉,间歇泉,间歇泉有1千多个。到处都有沸腾的泥浆,而且水汽缭绕,水里有股硫磺味,有的小河都是热水。可以看到很多石化的森林。木头已经都变成了石头,但是还保留着木头的样子。这个地区有二百多超过4.6米的瀑布,最高的有94米,大量的野生动物在这里跑来跑去,真是一个奇异的世界。
但是受到南北战争的影响,考察没有深入。后来有很多考察队深入到这个地区。大家认为应该在这里建立一个国家公园,保护这里奇特的景观。他们坚信,美景是老天爷白送的,应该是免费的。尼亚加拉大瀑布就是很糟糕的反面典型,到处充满了商业化的味道,观景的好地方都被占据了收门票。而且当时建了很多工厂,依靠大瀑布的水力资源来驱动机器,弄得到处乱糟糟的。黄石地区最好不要重蹈覆辙。
1871年开始,很多人呼吁建立国家公园,最后还真的批下来了。黄石成了世界上第一个国家公园。太平洋铁路修通以后,来这儿就变得比较方便。很多人都是坐着火车到附近的车站,然后驾着马车进了黄石公园。后来逐渐马车被换成了汽车。到现在,黄石公园已经是名闻天下了。

黄石火山口很大

这个公园96%在怀俄明州境内,1%在爱达荷,3%在蒙大拿州。大致就是个方块,南北长101公里,东西宽87公里。经过地质学家不断地探索,黄石公园的真面目逐渐显露出来了,这是一个巨大的火山口,大到不敢想象。大概多大呢?南北55公里,东西72公里,这么大的一个火山口。
这么说大家没概念。要是放在北京,那就北到奥林匹克森林公园,南到大兴机场,西到潭柘寺,东到燕郊,这么大的地方。要放在上海,那就是西边到淀山湖大观园,东边到迪士尼乐园。北到共青森林公园,南到碧海金沙。大家掂量掂量,这是多大一块面积。
这种超级火山实在是太大了,所以你根本看不到有座山,没有的。就是地上出来个大洞拼命喷啊。黄石公园这一块地方被称为黄石高原。210万年前,曾经喷发过一次,那一次喷了2500立方公里的火山灰。比圣海伦斯火山大了2500倍。火山灰从美国西北角的黄石公园直接落到了东南角的墨西哥湾。这么说不吧,美国有3/4的面积铺满了火山灰,这还不算加拿大境内的。
130万年前,又喷了一次,大概喷出280立方公里火山灰,相比上次小多了。64万年前再次喷发,形成了黄石现在的火山口,喷了大概1000立方公里的火山灰。这是多大的量,10公里见方。10公里就是1万米。地上方方正正放着一个1万米见方的大石头。顶端已经到了平流层了,你自己掂量。
科学家在黄石公园和周边地区找到了一连串的古代火山口遗迹,层层叠叠的堆积在一起。而且还形成了一个东西向的链条。越往西边越是古老,越往东越是年轻。这到底是怎么回事儿呢?

一连串的火山口

还记得我们说过的夏威夷群岛吗?也是越往东边越年轻,越往西边越是古老。因为板块在移动,但是地下的热点却是基本固定的。于是就在地面上留下了一连串的火山岛。好像黄石公园这里也是差不多的模式哦,只是这都是在地上,不在海里。
没错,黄石公园的超级火山也跟地下的热点有关系。这个热点来的太复杂了,容我慢慢说清楚。还记得,我们讲到过,在美国的加利福尼亚北部到俄勒冈州、华盛顿州,一直延伸到加拿大不列颠哥伦比亚省。这条线的外海有个小版块,叫胡安·德·富卡板块。这个板块算是六大板块之中最小的一个。跟旁边的美洲板块和太平洋板块来比,简直是不值一提,似乎这个小家伙就是个碎片。其实这个家伙的来头不小,当年也是一个很大的板块。叫做法拉隆板块。太平洋板块和这个法拉隆板块都是海洋板块,都是大洋的洋底。
太平洋板块和法拉隆板块之间是有一道中洋脊的,大洋板块从这里冒出来。太平洋板块和法拉隆板块就像是两个传送带。东边的往东,西边的往西。但是太平洋板块活生生的把法拉隆板块给挤到了美洲板块的底下。现在南北各剩了几个边边角角还暴露在外。北边的胡安·德·富卡板块就是一小块残余。

原来那么大的一个板块活生生被太平洋板块给推进了美洲板块的下面,太狠了,算你厉害。一开始,法拉隆板块被挤得弯下去,被压在了美洲板块之下,所以在美洲的海岸上弄出一大溜火山。从华盛顿州一直到加州统统算上。但是,事情没有那么简单。法拉龙板块是有弹性的,本来是斜着45度向下插进地下深处,突然之间方向改了,人家翘起来了,变成近乎水平插进美洲板块下面,弄得美洲板块的西边整体被垫高了一大块,最东边的边缘就是洛基山。
那么,麻烦来了。太平洋板和法拉隆板块的接缝处也被推到了美洲板块下面。下面就需要一点点的想象力了,太平洋板块就是往东的传送带,法拉龙板块就是往西的传送带。美洲板块盖在这两条方向相反的传送带上,你想想是什么后果。整个美国的西部就开始打转转。但是这都是一整块岩石,还是被周围的岩石所拉扯,于是美国西部地壳运动就有点乱套。
搭在太平洋板块这一边的加州海岸被往东扯,美国太平洋沿岸的几个州都是跟着被拉扯。所以内华达州被拉碎了,形成了一道道南北向垂直的裂缝。岸边的山脉和落基山脉之间的岩石圈就被拉的很薄很薄。在美国西部唯独有一块地方是个例外,那就是科罗拉多高原。这家伙简直是个钉子户,硬的不得了。周围的地块都被拉伸挤压变形的厉害,人家巍然不动。大峡谷就在科罗拉多高原上。是水流年复一年日复一日的在峡谷里硬切出一道沟。往两岸悬崖峭壁上看看,一层层的颜色清清楚楚。你仔细看,全都是水平纹路。连一个拐弯儿的都没有,也就是说科罗拉多高原这块地块从寒武纪到现在就没被弄弯过,太硬了。

胡安·德·富卡板块(法拉隆板块的残余)断掉了

法拉隆板块水平插进美洲板块之下,它还不老实,3500万年前,它居然断掉了,断掉了!要知道岩石圈的石头比软流层的要重。一大块板块就这么整体沉到了软流层里面。不知道大家有没有用小火熬过粥,粥比较稠,还比较平静,你拿勺子一搅合。一股热流升腾上来。这块掉下去的板块就相当于在软流层里面一搅合。1600万年前,升起了一股热流,也就是个地幔柱,正好烫在了黄石地区。
岩石圈本来就被拉薄了,偏巧热点又这么一烫,于是黄石地区就成了超级火山的策源地。板块是移动的,往前追溯可以追到1600万年前。最早的火山口在俄勒冈州和内华达州的边界附近。最后一次喷发是在64万年前,就是现在黄石公园的那个大火山口。黄石下面的火山岩浆成分有点特殊,里面包裹的气体不太容易释放,压力越来越大,容易大爆发成为超级火山。要是缓慢释放到也罢了,可惜不是。

目前对黄石的研究还没有特别确定的结论。对下面的热点的研究也还不是很透彻,到底这个热点来自于何处,是深层次的地幔地核交界处,还是浅层次,目前说不清楚。反正利用地震波测量地幔之中的低速区,只看到一两百公里的地方,再深看不到。那么这个低速区的根到底在哪里呢?不清楚。地下的事情,难办啊!
超级火山并不止黄石公园一个。最近一次爆发的超级火山是新西兰的陶波湖,只有两万多年。喷出的物质大概是1千多立方公里,跟黄石的级别差不多。这种超级喷发的规模太大了,经常形成破火山口。比如陶波湖就是新西兰最大的淡水湖,你死都想不到这是个火山口。超级火山往往在地下都有一个超级岩浆房。里面都是融化的岩浆。一旦岩浆全都喷出去了,那还了得?1000立方公里哦。地下出现这么大的空间,岩浆房的顶部哪里承受得住,早就塌了。于是地上有个巨大的坑,大到像个盆地。要么就积水变成个湖泊。

圣托里尼岛就是个破火山口

那要是破火山口是在海里呢?那就可能成为月牙形的岛嘛。希腊著名的圣托里尼岛就是典型。弧形的海岸山坡上那么多漂亮的白房子,就像在童话的世界里。可惜,这就是个火山爆发以后残留的破火山口。3600多年前这里发生一次几千年来最猛烈的火山爆发,留下一个大火山口和几百米厚的火山灰,可能间接地促成克里特岛的米诺斯文明的消亡。不知道啥时候再喷哦,这都不一定的。

地中海是一个非常古老的海了。早年人家家里也阔过。因为地中海就是古代特提斯洋的遗迹。亚非欧三大洲的交界处本来就够乱的,再加上旁边还有印度次大陆捣乱。红海和亚丁湾尽管闹海盗比较频繁。但是,你可以千万别瞧不起人家。就在这块地方,脚下可是有一个超级热点的,这个热点可不是弄出火山这种小打小闹的事儿,人家要做是就是撕裂岩石圈,制造新的大洋。东非大裂谷是著名的地球上伤疤,这个地方能发育成新的大洋吗?
我们下次再说。


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