阅读火山的人

五彩沙

行者档案

陶奎元。自然资源部中国地质调查局南京地调中心研究员，火山地质学家、岩石专家，曾任中国地质科学院火山地质矿产研究中心首席科学家，近年来一直致力于地质遗迹保护与地质公园建设，积极推动中国地质公园的规划、发展与申报工作，同时力主推动地学科普教育，让地质学走向大众。

古火山的奇幻胜境

火山的样貌常常让我感到震撼。

中国有不少保存完好的火山口，比如黑龙江五大连池的老黑山，曾在距今270多年前的清代喷发，南格拉球火山发育有火山口湖。还有海口的马鞍岭火山，风炉岭、包子岭两座火山并列，状如马鞍，加上两座小型的寄生火山，共同组成了一个火山家族。此外，黑龙江镜泊湖、山西大同、内蒙古阿尔山、吉卡木长白山等地均有保存完好的火山口。

中国还确。一类火山，与由单一岩浆喷发形成的火山不同，是岩浆在上升过程中与水接触发生蒸汽岩浆爆发而形成的低平火山口，又称玛尔。东北、雷琼（雷州半岛与海南岛北部）都有许多典型的玛尔。湛江的湖光岩是距今14—16万年前蒸汽岩浆爆发形成的玛尔湖，玛尔湖沉积物是研究古气候、古环境的天然年鉴。玛尔湖形成后，由于地质条件的变化也会变成干玛尔湖，比如海口的罗京盘，内径将近1000米，在火山口内及火山斜坡种植有热带农作物，呈现出一派美丽的火山田园风光。

2005年，我在南京六合区的瓜阜山路一个不起眼的采石场，几台推土机正“轰隆隆”地挖石头，我多看了两眼，发现那不是一般的石头，都是典型的六边形的石柱，一看就知道是火山喷发出的玄武岩浆在地面冷却后产生的，又称柱状节理。我爬到高处仔细观察，发现整座山都布满了石柱群，它们是从一个小火山口流出来的，熔岩冷却收缩成石柱，呈直立、斜卧或放射状分布，堆砌成雄狮、孔雀开屏、霞光万道等各种形态。我抓紧撰写了抢救性保护这处火山遗迹、建设地质公园的报告。后来经国内外地质专家考察论证，这一六合石柱群比闻名于世的美国黄石公园的石柱林更有特色、更有意义。如今这里已成为国家地质公园。南京还有一座古火山——娘娘山，拥有非常特别的碱性岩——世界上最常见、分布最广的岩石（如花岗岩、花岗闪长岩、安山岩和玄武岩）都不含堿性矿物。碱性岩一般都是小岩体，娘娘山的碱性岩体经研究证实为一座白垩纪的古火山，在显微镜下观察岩石剖面，可以看到非常美丽的黝方石矿物。因为碱性岩火山十分罕见，吸引了美国、日本、俄罗斯等地的很多专家来到南京，共同考察研究。

2007年，我在海南海口第四纪玄武岩中考察了一批熔岩隧道群，有30多条，其中有的长约一两千米，有的深入地下30米左右，目前我正在推动这个项目的研究。熔岩隧道也是一个独特的火山景观，这些管状空洞中有钟乳石一样的结构，行走其间，可以想象火山熔岩曾经的流动。在中国对公众开放的熔岩隧道中，位于黑龙江镜泊湖的熔岩隧道是状态最理想的一个。

我在五大连池看到过特别壮观的大面积绳状熔岩石，远远望去就像大地上凝固的波浪。在熔岩流动时，其表皮首先冷却，而下层还在流动，不断推动表皮折叠，就会形成绳索和波浪状的岩石，也可以据此判别熔岩流动的方向和流动前后关系。在五大连池还能看到火山弹。火山喷发时，熔浆被抛到空中，急速飞行，受到阻力、张力作用，发生旋转，冷却或半冷却状态下落地，形成了纺锤状、梨状、麻花状、蛇状、团状块等千姿百态的火山弹。在山西大同、北海洲岛等地也能看到比较典型的火山弹。我曾在南京六合横梁镇横山一带发现一种罕见的空心石头，像是形状怪异的小石罐，内壁镶嵌有一颗颗葡萄般的卵石，其中有些是雨花石。这种“金陵神罐”是千万年间各种地贡作用的巧合所造就的——玄武岩是火山爆发时生成的一种含铁量较高的岩石，经过风化成为碎块，在河床里与其他卵石形成细砂与砾石，其间玄武岩碎块经过河水淋滤，一些不稳定的成分如氧化锰、氧化钙、氧化钠等被迁移走，形成空腔，剩下相对稳定的成分如二氧化硅、氧化铁则成为罐壁。我推测“金陵神罐”与六合区的石柱林产生于同一时代，距今至少有一千万年。

在地层中遨游

火山爆发会对生命造成威胁，比如公元79年罗马城市庞贝遭遇的维苏威火山爆发，著名火山专家普林尼就在这次火山爆发中不幸丧生。幸运的是，活火山大多数时候不像想象中那样可怕，可以近距离观察。比如夏威夷的活火山时刻喷发着熔岩，当熔岩流动得很慢时，比较安全。日本的阿苏火山是一座很大的活火山，我去的时候它刚爆发过没多久，像一个平底锅一样，很多地方冒着气，但危险性并不高。

那些地球上最古老的火山，比如中生代或是更早期的火山，多数情况下已经面目全非。浙江的雁荡山是我研究过的比较古老的火山，形成于一亿多年前的白垩纪，随着地球地壳的抬升，当时的火山口看不到了，地表剥蚀了约一公里，但露出火山喷发的各种岩石区，保留了破火山（以顶部或中心具有规模较大的圆形或近圆形的火山口为特征）的基本格架。《徐霞客游记》在开篇就写到雁荡山，“锐峰叠嶂，左右环向，奇巧百出，真天下奇观。”徐霞客去了3次雁荡山，在游记里详细讲述了当地地貌。调查表明，雁荡山先后经历过四期火山喷发，相应形成四个岩石地层单元，火山喷发结束后，又有岩浆侵入活动，形成石英正长岩侵入体。通过仔细研究岩相学，我们发现这四个岩石地层单元呈环状层圈分布，由此可以确定雁荡山是大型复活型破火山，经历了爆发、塌陷、溢流、侵出、再爆发和侵入演化的过程。

雁荡山有锐峰、叠峰、石门、观音峰、铁城嶂、显胜门等雄奇的景观，其中铁城蟑最为著名，明代王光美有詩曰：“天回沓峰嶂列长城，壁色凝积铁城。夜月猿猱愁莫城，干峰缥缈白云平。”雁荡山叠嶂均为巨厚的流纹岩层，由1亿年左右的多次火山岩浆溢流堆积面成，细细观察叠层次数，就可以知道具体有多少次火山岩浆的溢流。它们所保留的内部结构，是流纹岩质岩浆流动单元的典型代表，横纹、曲纹均为岩浆流动的标记，纵纹为垂直岩层的柱状节理（缝）。巨厚流纹岩层围绕雁荡山主峰呈环状分布，经断裂劈开成为断崖，这种样貌在中国东部火山岩带首屈一指，由它构成的富有个性的叠嶂，有别于其他名山的断崖。

雁荡山曾有多种爆发方式。比如火山碎屑流方式，各种火山玻璃、岩石和矿物的碎屑与气体混合喷到空中，形成高的喷发柱，喷发柱陷落的时候，这些混合体即火山碎屑流紧贴地面快速流动，温度高达300℃—850℃，时速可达80—700千米。听当地上灵岩村的村民说，方洞附近发现过煤。后来经调查，发现那其实是高温下强烈熔结的火山玻璃，只是外观和煤有点像。经薄片鉴定，在上灵岩一方洞—百岗尖剖面上发现了不同熔结程度的熔结凝灰岩，可知雁荡山火山爆发的火山碎屑流有早晚两期，分别间歇性爆发3—5次。

多年来，我看到的火山景观一直在发生变化，以往，因为火山喷发出来的玄武岩是很好的建筑材料，往往会被大量开采，当地的古树也被挖走售卖，古老的火山满目疮痍;如今各地陆续建立了火山地质公园（目前全国已有32个，其中世界级的有7个），加强了对火山的保护和科普。我自己对于火山的认知也在发生变化，早期我专注于研究火山岩石和矿产，努力搞清火山的构造，后来我探访了世界各地的许多火山，视野不断打开，兴趣也发生了转变，将研究方向从地质遗迹本身转到了地质保护和地质公园的建设，致力于发掘火山景观及其保护价值、旅游价值。我希望人们能更多了解关于火山的知识，欣赏火山景观时能从单纯的“看热闹”向“看门道”转变，由此加深对大自然的认识和热爱。就如清代思想家魏源所说：“人知游山乐，不知游山学。游山浅，见肤泽，游山深，见魂魄。”