| 揭示“深海下的火山秘境” |
| 来源：上海科技报 发表时间：2023-05-30 阅读次数：2491 |
| 由国际大洋发现计划中国办公室、同济大学海洋地质国家重点实验室、中国地质博物馆、中国青少年科技教育工作者协会、新华网主办，主题为“深海下的火山秘境”的国际大洋发现计划（IODP）第398航次“船—岸连线”科普直播于北京时间2月13日下午在线播出。参加IODP第398航次的两位中国科学家——中国地质大学（北京）海洋学院讲师陈贺贺和中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室副教授李晓辉受邀作为连线专家，从IODP第398航次在希腊火山岛弧开展的科考工作出发，为观众科普火山、海底火山及海底火山钻探工作的相关知识及其科学意义。中国地质博物馆讲解员郭雯、中国地质博物馆高级工程师陈晓雯作为线下主讲，带领大家“云漫步”中国地质博物馆，并结合馆内火山模型、岩石标本等展项，听船上科学家科普火山成因、火山喷发条件、火山的基本构造等相关知识。 火山是探索深海、深空、深地的天然窗口 据介绍，地下运行的炽热岩浆在压力作用下喷出，形成海底火山爆发。这除了需要地球内部有足量、有利于补充的岩浆物质，还要有持续的岩浆上升通道。火山喷发的位置取决于岩浆和围岩的密度差及火山的缝隙。一般暴烈式喷发型火山的岩浆为蜂蜜状，黏稠度高，流动性慢，形成的火山呈高大巍峨的锥体状，典型如日本的富士山。火山锥顶部常见圆形的漏斗状或盆状的凹陷。我国吉林长白山山顶巨大的火山口——天池，正是由火山暴烈型喷发时岩浆不断涌出、地下岩浆房空虚，导致山体跨塌、崩落而形成的。此外，还有以夏威夷岛（大岛）为典型的盾状火山，低黏度岩浆从中央或侧火口溢出，沿火山斜坡溢流成形体宽广、平缓的火山，因其山体如盾牌平卧而得名。 火山喷发的产物分为火山灰、固态氮等固体，以及液态的熔岩流和气态的水蒸汽、温室气体等。火山对人类危害最大的灾害是火山碎屑流，它的温度非常高，流速非常快，遭遇它的人类难以逃脱。庞贝古城就是被维苏威火山喷发的碎屑流掩埋的。其次还有熔岩流、火山灰和火山气体也会对人类造成危害，火山灰会引起航空引擎失灵。火山喷发的益处是它带来的水、气体等，可以演化成适合人类生存的水圈和大气圈；火山喷发还能带来热能、矿产和旅游资源，如在我国的五大连池、长白山、腾冲等地形成适合旅游休闲的温泉，将地下200至300公里深处的钻石带出地表；火山喷发形成的土地、岛屿则扩大了人类生存的空间。火山灰沉降后，会形成有利于农作物生长的土壤，因此，受到火山灾害的居民，在灾难过后往往愿意重返家园。 火山作为探索深海、深空、深地的天然窗口，塑造了气势磅礴的自然景观。目前科学家通过卫星，已在全球发现了超过10万座火山。火山活动作为地质作用的重要表现形式之一，贯穿于地球活动的整个时空和各个圈层，在地球形成、演化过程中发挥了重要作用。火山喷发带给地球的灾难，则使全球共有8亿人不同程度地受到影响。 参航科学家揭秘火山之谜的探索方法 国际海洋探索计划 IODP 398航次自2022年12月15日至2023年2月15日瞄准希腊火山弧区的3座大型海底火山（Christiana-Santorini-Kolumbo，克里斯蒂安纳-圣托里尼-科伦博）开展钻探工作，研究岛弧裂谷环境下的火山活动及相关地壳构造、火山活动和岩浆成因之间的联系和反馈、海底火山爆发的动力过程、火山口在爆炸喷发时的坍塌及重建过程、海洋生态系统对火山爆发的响应等科学问题。 希腊火山岛弧区域处在板块俯冲碰撞的边界，南部非洲板块向北运动到欧洲板块之下，产生了一种拉张的作用力，比较脆的地壳在这种力的作用下产生断层，断层向下延伸、切穿岩浆房后，岩浆顺着断层抵达地表，于是形成了希腊火山群。地处希腊爱琴海海域的圣托里尼火山群由25座火山组成，和我国广西的涠洲岛一样，圣托里尼岛也由火山喷发堆凝而成。那里的火山在过去36万年里至少喷发了100次，据统计，单次火山喷发在海底形成的沉积物可达50余米厚。如今的圣托里尼岛是海底火山露出海面300米的部分，水面以下还有700米。 陈贺贺正随船在圣托里尼火山口进行海底火山钻探工作，他透过镜头带大家领略了科考船航行在大洋上的壮丽风光，向大家介绍了IODP398航次的科学目标，重点展示了科考船在钻探时用到的钻井、钻头等专业设备和科学家们从海底钻取出的岩芯标本，并模拟了科学家在船上实验室对岩芯标本进行一系列实验的过程。据他介绍，海底火山喷发后，岩浆遇到海水会迅速冷却，被大量气泡包裹着冷却完后，形成的岩石呈海绵状结构，密度非常低，可在海面上漂浮一年左右。随着海水逐渐渗透到石头孔隙里，石头沉入海底。IODP398航次采集到了很多这样的石头。岩石被科学家带到实验室后，一般是被装在一个个圆柱形的长筒中，编好号后放在架子上，科研人员会给它们挂上指示牌，表示接下来要被用于开展哪种类型的分子测试。有时，科研人员会用两个夹子固定住岩芯，发送一个横波，通过能量横波传播的速度差异，测量岩芯里多种火山物质的组成；有时，他们通过给岩芯“拍片”，了解岩芯上的微裂痕和断层，从而了解岩芯在地下受到碰撞时记录下的地应力的变化。岩芯的浅色部分是海底生物钻孔，里面填充的主要是火山灰物质。岩芯上的每一层纹理代表一个时期的沉积，不同厚度的沉积体现了火山喷发的不同规模。“观察岩芯要非常仔细，否则小规模的火山喷发会被遗漏。”陈贺贺告诉屏幕前的公众。 面对一位小学生关于“海底火山考察相较陆地火山考察更难吗？”的问题，陈贺贺回答说，确实要难很多。因为海底火山看不见也摸不着，在这样的情况下，要把岩芯取到岸上，工程技术难度非常大。钻探过程中，需要有非常先进的动态定位抵消波浪带来的摇摆，以保证船体处于非常稳定的状态，让钻井一直往下钻到地层。钻井钻到的海底浮岩如果崩散，会爆入钻筒，那样的时候，船上的科考人员将不得不切断钻杆。由于海底钻探的成本非常高，从海底取出的每块岩芯都无比珍贵。IODP398航次试图探究圣托里尼火山群在时间上的形成过程、板块俯冲作用的发生机制，以及火山活动对周边居住的人和环境的影响。在完成海上深井钻探后，相关的整理数据、分析测试、撰写论文等科研工作还将持续两到三年。 自2014年以来，中国大洋发现计划就通过“船－岸连线”直播的形式让船上科学家与公众进行“面对面”互动，使科学知识从教科书中脱胎而出，启发了国内成千上万的中小学生、科研工作者及各行各业的人们，让大家了解地球科学的前沿研究及科研人员在船上的工作与生活。汪品先院士在直播中表示：“地球的71%是海洋，其中2/3的海洋水深超过了2000米。深海是地球的主体，而人类对其知之甚少，深海再往下就更不知道了。大洋钻探下了海又入地，引领对地球的深度探索。” |
