揭秘黄石公园：地球最大火山群(图)

发现火山

1870年八九月份，人类在美国的黄石国家公园进行了一次重大的探险活动。作为美国军队护航的首领，30岁的陆军中尉古斯塔夫·多恩(Gustavus C.Doane)跟随探险队进入黄石位于怀俄明州的领地。当他登上黄石河上海拔3122米的沃什伯恩山(MountWashburn)往南看时，发现落基山脉似乎缺失了什么东西，方圆数英里都是平地，只在远处有山脉将中间的平地包围，形成一个巨大的森林地盆。对这种现象多恩只想到一种解释：“这个巨大的盆地曾是某个死火山的火山口。”

他说得没错，美国这个最古老、最著名的国家公园不偏不倚地坐落在地球最大的火山群上，黄石国家公园本身就是一座火山。

上世纪60年代，美国地质调查局的鲍勃·克里斯蒂森(Bob Christiansen)在研究黄石国家公园火山史时觉得很困惑，他找不到公园的火山口在什么地方。他觉得多恩中尉指出的那个缺口，肯定是被炸出来的，但是要在山里炸出约100公里宽的地方，肯定是一件非常巨大的事情。

事情过了20年，他的困惑才解开。上世纪80年代，美国航空航天局为拍摄月球设计了一种红外摄影设备，需要先在地球上空拍摄以测试它的性能。专家们决定在黄石公园进行试验，他们对黄石地区进行了空中拍摄，以测试这些新型的高空照相机。一位考虑周到的官员把一些照片交给了公园管理局，认为它们可以悬挂在某个游客中心。当克里斯蒂森看到这些照片时，立刻意识到他没有找到火山口的原因，因为这个火山口大到无法想象，无论从地面上的任何角度观测，都无法窥其全貌。

照片显示，黄石超级火山口长85公里，宽45公里，深约0.67公里。而黄石公园从北到南101公里，从西到东87公里。也就是说，黄石国家公园很大一部分面积是坐落在火山口上。

黄石火山是一种特殊的火山。正常的火山外貌很明显，比如盾状的夏威夷冒纳罗亚火山群、锥状的富士山，前一种是因为高流动性的玄武熔岩平静流出而形成的，后一种是喷发出的物质堆积在火山口周围形成的。除此之外，还有一种没那么有名、并不造山的火山。英国伦敦大学本菲尔德格雷格灾难研究中心教授比尔·麦格(Bill McGuire)说：“许多超级火山都不是典型的山丘状结构，它们往往藏身在巨大的、坍塌的盆地中，超级火山的熔融岩浆很难被监测出来。”这种火山的威力能大到一瞬间破土而出，留下一个沉降式大坑，即破火山口。这种低调却威力强大的火山一旦爆发，地幔下方的岩浆会冲破地壳，沿着缝隙喷涌而出，地下的岩浆被掏空，导致火山顶部失去支撑而塌陷，形成一个凹进坍塌盆地中的巨型破火山口(caldera，西班牙语“坩埚”cauldron的衍生词)。

当时，人们不知道怎样称呼这个巨大的火山。之前科学家习惯用火山爆发指数来衡量火山的威力，黄石火山是爆发指数达到8的火山。1815年印度尼西亚坦博拉火山猛烈大喷发，造成直接死亡人数约1万人，次年全球气候异常，8.2万人死于后续的饥荒和疫病。这次大喷发成为有史以来对气候影响最大的火山喷发，但火山爆发指数也刚达到7。如果指数达到8的话，能量将是坦博拉火山喷发的十几倍，就像数百万颗原子弹爆炸，给地球造成的灾害将是毁灭性的。

2000年，英国BBC广播公司拍摄了一部关于火山的纪录片。在形容火山爆发的规模时，制片方创造了“超级火山”这个词。没有任何喷发可以和超级火山喷发来比较，《万物简史》一书的作者比尔·布莱森写道：“要是你把喀拉喀托火山喷出的物质比作高尔夫球，那么黄石火山最大一次的爆发物质像个大球，你完全可以躲在后面将其作为藏身之地。按照这个比例，圣海伦斯火山喷出的物质不过是一粒豆子。”喀拉喀托火山喷发是近代著名的一次火山喷发，发生在1883年，夺走了3.6万条人命，发出的轰隆声在全世界回响了9天，使远在英吉利海峡的海水晃了半天。而1980年圣海伦斯火山喷发是20世纪以来地球上规模最大的火山喷发之一，造成60多人死亡，将390平方公里土地变成不毛之地。

可以想象，黄石火山以往在某个时刻喷发时，已经把这片土地炸得七零八落。

一座活火山

克里斯蒂森现已退休，他之前对BBC说：“每年有数百万人来到黄石公园，观赏壮丽的景色和野生动物，很明显大多数人都没有意识到他们站在一个沉睡的巨人身上。”直到电影《2012》上映之前，很多美国人也没有意识到这座巨大的火山。

事实上，黄石国家公园成立之后的几十年，专家才意识到多恩中尉说错了，黄石其实是一座活火山。

上世纪50年代，一个名叫弗朗西斯·乔·博伊德(Francis Joe Boyd)的哈佛学生对他在黄石公园发现的凝灰岩产生了兴趣。这是一种火山灰因热和压力凝结而成的岩石，他当即就意识到这是地质年代很近的一次喷发碎屑留下的痕迹。1965年，克里斯蒂森发现第二处明显的凝灰岩，第二年他和同事又发现了第三处。通过钾－氩测年法，他们判断这三处凝灰岩是三次火山大爆发的产物。每一次爆发都留下了一个巨大的喷火山口，第三次喷发埋葬了前两次喷发的大量遗迹。

科学家们由此推算出黄石超级火山的喷发事件。第一次喷发是在1650万年以前，之后它喷发了大约100次，有研究的只有最近三次，分别是210万年前、130万年前和64万年前。

210万年前的黄石火山喷发堪称地球上五大火山喷发之一，也是黄石超级火山可考史上爆发最强大的一次，是最近一次喷发的两倍。但是，火山喷出的岩浆量达到2450立方公里，形成的破火山口至今超过100公里，产生的火山灰足以把纽约州埋在20米的深处，或者把加利福尼亚州埋在6米的深处，整个美国一半面积都被覆盖。

距今130万年前，黄石火山再度苏醒，此次爆发在最近的三次爆发中威力最小，但同样具有毁灭性。爆发造就了黄石国家公园西侧岛公园之内的亨利福克破火山口，并且形成了另一片广泛分布的凝灰岩。

最近的一次爆发距今64万年，由于距离最近，所以科学家掌握的资料相对比较充足。科学家推算，当时黄石火山喷出的灰柱升上了3万米的高空，散落到地面的火山灰覆盖了整个美国西部直到墨西哥湾的广阔地区。火山碎屑物，包括浓厚致命的尘雾、岩石和气体，以及被加热到800摄氏度高温的致命浓烟，化作滚滚灰色云团横扫大地，用数百米厚滚烫、沉重的碎屑填满整条整条山谷。这次喷发造就了80公里长、55公里宽的破火山口，破火山口塌陷陡壁高度在50米以上，喷发物体积达到1000立方公里，喷进大气的火山灰在远离黄石的爱达荷州、路易斯安那州和加利福尼亚州都可见。这次爆发所产生的喷发物覆盖了周围1万平方公里的土地，也覆盖了原来的两个火山口，形成了现在我们所知的这个超级大的破火山口。

为什么是黄石？

黄石公园内有上万个喷出热水和热气的孔穴，还有200多处间歇泉，这意味着黄石公园底下存在一个巨大的岩浆囊。岩浆囊是火山底下充填着岩浆的区域，是地壳或上地幔中岩浆相对富集的地方，类似于石油矿藏，岩石孔隙中充满了高温流体。

每当漂浮在上面的板块经过时，下面的热柱就会把上面的板块部分融化成岩浆，形成岩浆囊。因为黄石火山蕴藏在北美大陆板块的内部，所以当板块缓慢地飘过岩浆囊的时候，岩浆的巨大热量会融化板块上的岩石，使大陆板块越来越薄，它下面滚烫的岩浆却逐渐增多，岩浆囊离地表越来越近。对于钢筋水泥而言，地壳板块几乎牢不可破，但是对地球内部的高温熔岩而言，地壳板块不堪一击。

当数万年过去后，如果岩浆囊上空的地壳出现裂缝，岩浆就找到了通往上层的通道。这时岩浆囊里的压力会通过裂缝释放，溶解在岩浆囊里的各种气体也会大量逃逸出去形成爆炸，正如打开一瓶猛烈摇晃的可乐。

为了弄清这个岩浆囊有多大，犹他大学的火山专家鲍勃·史密斯(Bob Smith)用地震波方式进行测量。地震发生时产生的余波会穿越地球，地震波通过熔岩的速度比通过岩石慢，透过地震仪显示的不同震波抵达时间，可以计算和绘制岩浆囊的大小范围。

他用地震仪组成了一个检测中心，由22个检测中心构建成一个全方位的网络，所有数据都会传到犹他大学的中心记录设备中以供分析。他说：“地震检波器网络就像一个天线，你通过聆听进入天线的地震波，就能检测到来自地球内部的事情。”这有点像CT扫描，通过透过人体组织的X射线来建立你身体内部结构的三维图像。实验结果超过了之前所有的预测，这座破火山口下面的岩浆囊长80多公里，宽40多公里，和黄石火山口的大小差不多；距离地表最浅处约8公里，最深处约16公里，体积大约有2万～2.5万立方公里，里面融化的岩石只有10%～30%，剩下的物质都是炎热的固体。