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第4章 地理(4)

活火山是地球上最慑人的自然奇观。地壳深处,甚至在地幔处的熔岩,挤上裂缝,通过地面口子喷出来,就形成活火山。火山的形状因熔岩成分而异。地幔熔岩较稀,流淌铺开,冷凝成岩层,岩层相叠,形成坡度平缓的盾火山。地壳熔岩较稠,形成高耸的锥状火山,例如富士山。全球共有1300座活火山,大多位于板块边缘。

火山也可在板块中部诞生。地幔中有些热点,温度比四周高,热点之上就有可能形成火山。夏威夷群岛是最佳例子。这些岛屿是太平洋板块在热点上移动形成的一串巨大盾火山。

世界最大的活火山,是夏威夷岛的冒纳罗亚火山,刚移离热点。其东南方的基拉韦亚火山,正位于热点之上。因此,冒纳罗亚火山渐趋沉静,基拉韦亚火山则更趋活跃;其他岛屿是较老的火山,随板块移动离开热点渐远。

夏威夷群岛的火山都由玄武岩构成。玄武岩是最普遍的一种火山岩,由地幔上层物质构成,颜色黯黑,质地坚硬。夏威夷岛的熔岩就是这种稀淌熔岩,不断从地底流出,冷凝而成火山。炽热的玄武熔岩呈橘色,流速每小时达100公里。熔岩小部分从峰顶的主火山口喷出,大多则从山坡的长裂缝涌出。

有时候,熔岩流表面冷却凝固,里头却仍旧灼热,继续流淌。喷发停止后,地下就留下长长的中空管道,称为熔岩管。再次喷发时,地面熔岩或会流进这些地下管道,稍后再冒出地面。

夏威夷的玄武岩,因冷凝方式不同分为两种:一种称为绳状火山岩,有的表面因冷却绷紧而变得光滑;有的表面则扭曲成绳状。另一种称为块状火山岩。表层较厚部分冷却后,下面炽热熔岩继续流动,把表层撕裂掰开,形成崎岖不平的松散岩石。

分隔洋底板块的山岭上,有不少火山,长久以来静静地喷出熔岩,不为人见。熔岩涌出后,迅即被海水冷却,表层硬化,形成足球大小的圆球,堆叠起来,称为枕状熔岩。

少数深海火山非常雄伟,山巅露出水面,形成岛屿。冰岛即为大西洋海岭上一列火山形成的。

1963年,一个岛屿在冰岛附近形成,名为瑟特塞岛。熔岩使海水沸腾气化,小岛在漫天蒸汽和气体中诞生,揭示驱使地壳移动的热能何等巨大。随着洋底扩展,瑟特塞岛将移到中大西洋海岭的一旁,最后会熄灭,受海浪侵蚀,变成海底平顶山。同样,夏威夷群岛受太平洋海浪冲蚀,终有一天会消失于海面上,变为海底平顶山。

太平洋板块的边缘潜没到大陆板块下面,熔岩上涌,在俯冲带上形成火山。太平洋沿岸因此遍布火山,称为太平洋火圈。大陆地壳边缘受拉向下,因高热而熔化,产生大量火山灰、熔岩、蒸汽和气体,使这些火山极为活跃。

火圈中的火山大多是锥状火山,中央有一竖向火山筒,山侧可能有几道次生裂缝。喷出的熔岩,比洋底火山喷出的玄武熔岩稠得多,原因是熔融的大陆地壳含有大量硅质。夏威夷岛那种流动很快的熔岩,来自熔融地幔和洋底地壳,硅质较少。太平洋火圈的火山呈锥状,是由于熔岩黏稠度高,而且有大量火山灰和其他爆炸出来的物质堆积在火山口外。

世界最高的火山,是火圈内安第斯山脉的奥霍斯德尔萨拉多山,耸立于阿根廷与智利边界,海拔6887米。

火圈中的火山比洋底火山活跃,原因是熔岩稠厚,蒸汽不能逸出,就像香槟酒的气泡。可能爆炸造成多孔的浮石。有些火山沉睡多年,冷却了的熔岩像瓶塞一样,堵住火山颈,阻止下面的熔岩和气体喷出。若内部熔岩越积越多,压力不断增加,甚而使山坡鼓起。最后压力太大,造成猛烈的爆炸,整座山可能炸得粉碎。

1980年5月18日,美国华盛顿州圣海伦斯火山爆发,山顶和一侧山坡炸开,破坏面积甚广。大团火山灰、气体和蒸汽升到250公里上空。

1815年4月,印尼坦博拉火山喷发,把165立方公里的石块和熔岩抛到半空,夺去9万条人命。喷发后的火山口直径达11公里。

1883年8月27日,喀拉喀托岛上火山爆发,当时公认为是历史上最猛烈的爆炸。其造成300座村落被毁,36000人死亡;160公里外的房屋裂开;4800公里外闻得巨响;冲击波环绕地球七圈。

1883年初,喀拉喀托仍是巽他海峡上一个普通的火山岛,地处爪哇和荷属东印度群岛(今印度尼西亚)之间。一般居民对岛上的大火山没有戒心。火山高820公尺,自1680年喷发后,再无活跃迹象。

殊料1883年5月20日,火山锥突然恢复生机,把炽热的火山灰喷上半空。这次喷发很快结束。随后的夏季中,不时有小规模的喷发。由于类似的火山活动在那一带并不罕见,居民大多不以为然。到8月,地下却传出隆隆响声。

8月26日下午一时,震耳欲聋的声音响彻全岛。一小时后一团直径27公里的黑色火山灰高悬半空,居民纷纷往海上逃生。一名循海路逃过大难的英国人忆述:“可怜的人们以为世界末日降临,像羊群般聚集起来,同声哭号,场面凄惨。”

翌晨,火山猛烈爆发,把整个岛炸开,2/3土地灰飞烟灭,19立方公里岩石变为微尘,喷上55公里高空,直径280公里的范围一片漆黑。160公里外,爪哇北部的居民听到爆炸巨响;远在西面约4800公里外,印度洋罗德里格斯岛的居民听到响声,以为某处展开激烈海战。

整个岛只剩下一个巨大火山口,直径6公里,位于海平面下约275米处。火山口注满海水,引发海啸,巨浪高40米,以1100公里时速往外冲,几及音速。海水壁立如堵,淹没邻近小岛;连夏威夷和美国加州南部都感觉得到海啸的威力。8月28日,爆发平息,其后仍间歇有小规模火山活动,至翌年2月才完全沉寂。

此次爆发导致火山锥喷出来的浮岩在附近海面漂浮,阻碍航道数天之久。其后数月,仍有浮岩在印度洋上漂流。火山灰在大气中循环飘散逾一年,期间全球可见反常的落日光辉。在某些地方,火山灰使太阳和月亮变为蓝色或绿色,使大气温度降低。

地壳构造板块相撞处,火山活动总是十分激烈。印澳板块和欧亚板块相遇处,即爪哇和苏门答腊一带,至少屹立着一百座火山,喀拉喀托只是其中一座。1927年12月,喀拉喀托再次活跃起来,在海平面下产生一个新的小岛。25年后,其猛烈爆发导致该岛上升,称为小喀拉喀托火山岛。终有一天,这座新生海岛的命运会跟其母岛相同。

有人根据喀拉喀托爆发初期的照片,做成蚀刻画,显示该岛被毁前的样子:一个满布热带植物的偏远海岛。爆发沉寂后,该岛只余一些小岩屿,生物全埋在火山灰里。5年后,才再有动植物生长起来。

巽他海峡上不断有海岛消失后又重生,1883年喀拉喀托爆发,不过是这几个循环的一节而已。100多万年前,火成岩、火山渣、火山灰层层相叠,构成锥状山峰,总高度约为2100米,其中约300米在海平面以下。其后由于火山活动(据爪哇文《列王纪》记载,时为公元416年),山巅被毁,呈碗形陷落,称为破火山口。破火山口部分凸出海平面,形成加拉达、加拉达客西、塞东等小岛。

沙粒为何会唱歌

现在科学家正在竭力解答一个难解之谜——“鸣沙”现象。过去10年间,英国泰因河上的新堡大学,对沙和沙滩的“鸣唱”“低吟”“厉叫”“轰鸣”“铃响”“嗡嗡声”及“尖叫声”,做过广泛实地调查及实验室研究。长久以来,鸣沙一直使人类感到困惑,这些研究工作就是想找出其成因。

鸣沙出现于地球表面几个相隔很远的地区。其中最著名的,在苏格兰西岸对开内海布里地群岛中的爱格岛上。19世纪英国地质学家迷勒(1802—1856),在他的《碧线号巡游记》一书中,生动地描述爱格岛的沙说:“我用脚斜踏了它一下……沙发出尖锐响亮的声音……有点像食指在拉紧的线弦上弹了一下……每隔上一步,尖锐的声音就会重复。同伴也加入一起踏,我们就好像在音乐会演奏一样……我们向前行时……沙面上不断发出呜呜的声响,周围静寂时,二三十码外也听得见。”

声音响亮的鸣沙在世界各地许多沙滩及沙漠上都有,包括美国大陆上的长岛及马萨诸塞湾;夏威夷群岛;威尔士西岸;英国的诺森伯兰海岸;丹麦的波恩贺尔姆岛;波兰的科尔堡;澳洲几个地方,包括新南威尔士海岸;巴西;智利;以及亚洲、非洲、中东几个沙漠。

人在鸣沙上行走,脚会深陷沙中,因为沙粒很松散。数以百万计的沙粒,表面非常光滑,造成一阵连续的振动,发出悠长的声音,好像音乐。

19世纪许多科学家对越来越神秘的鸣沙现象感到百思不解,达尔文就是其中一位。他在《博物学家环游世界记》一书中,记下1832年4月19日的日记说:“离开索西哥(巴西里约热内卢附近)后……我们沿来路折回。这使人非常疲劳,因为那条路通常要横过一个耀眼、酷热的多沙平原,距离海岸不远。我发现马蹄每次踏在硅质的细沙上,就会发出一种柔和的吱吱声。”

3年之后,达尔文又报告在智利科帕坡谷有鸣沙。“我在城中逗留时,听到几位居民谈及附近有座山,名叫巴拉马多,意思是轰鸣者或吼叫者……据我所知,山上布满沙,有人爬上去扰动沙层时,才会发出声音。”

1000多年来鸣沙现象散见于各种著作里,《天方夜谭》曾提及,而中国古代史书也提到亚洲中部戈壁沙漠上出现鸣沙。马可·波罗讲述,他曾听见在亚洲沙漠上空传来仙乐鼓声。

鸣沙现象也可以解释塞奈半岛某处埋有一所寺院的古老传说。相传有一所寺院被庞大的沙丘掩埋,但寺院的群钟依旧发出悠长的音调,路经沙漠的游牧民族及其他旅客,有时会听见这种钟声。据说旅客所骑的骆驼来到这座神秘山丘,听见地下发出的音乐就会受惊。

约200年前,许多欧洲人到塞奈山朝圣后带回来的故事,似乎都证实有那么一座埋没了的寺院。他们也曾在沙漠某处,听见悠长稳定的钟声。这种声音好像是阿拉伯僧侣拿来做钟用的悬吊金属棒被人不断急促敲击时所发出的一样。但听见声音的地方,却杳无人烟。不但没有僧侣,连人影也不见。

钟山从此成为传说。19世纪时,许多胆敢进入塞奈这个地区的旅客,对钟声的神话解释都感到不满意。他们循声追本探源,发现了覆盖着某座山一边的沙层的特性。沙层由经常吹过半岛的强烈西风带来,落在那里。据说风势最猛烈时,那座山就发出悠长的钟声。

苏格兰博物学家布鲁斯特爵士(1781—1868)风闻这座令人困惑的钟山,就到塞奈半岛去做实地调查。他在《自然魔力信札》一书中写道:“这座钟山位于离苏黎世湾约3英里(1英里=1.6093千米)的地方……那里有塞奈和何立勃两座花岗岩石峰,俯瞰一片干旱的旷野……”

布鲁斯特吩咐一名贝多因族向导爬上“音乐”山的山坡。布鲁斯特说,向导爬到相当高之后,他才看见沙层移动,滚下山来。起初,他听到的声音犹如竖琴弦线被微风吹动时发出的一样。但在沙层下泻速度增加,移动加剧后,发出的声音就比较像一根湿手指在玻璃上擦划所产生的声音。崩泻的沙层到达山脚时,回响有如远处的雷声,使布鲁斯特所坐的岩石也震动起来。

1940年,英国物理学家巴格诺尔德调查鸣沙的现象。这时才首次有人用真正科学的方法研究鸣沙。他谈及沙漠上的“鸣声”或“隆隆声”时写道:“我在埃及西南部距离有人烟的村庄约300英里的地方,听到这种声音。有两次是在寂静的晚上,突然间——响起一阵很大的隆隆声。因响声太大,我要高声呼叫,同伴才能听到我的说话。不久,它引起了其他的声响,后起的声调非常接近,可以清楚听得出一种缓慢的节拍。这种离奇的合唱响了5分钟之久才复归沉静,而地面也停止颤动。”

巴格诺尔德发现:鸣沙通常在两种普遍的地点发生——海岸上及沙漠沙丘和沙滩的滑落面上。他用“啸啸声”形容爱格岛及一般沙滩的鸣沙,而用“隆隆声”描述沙漠上的鸣沙。从测验得知,沙滩鸣沙发出的厉叫或啸叫声,频率在每秒800~1200周之间(相等于钢琴上高音c的音频)。他说:“只要在上层的干沙上迅速扰动,譬如在沙上走动、用手掌扫过或用一根棒垂直插进去等动作,都能发出声音。”

他发现用上述方法去扰动沙漠上的沙,所发出的声音频率较低,每秒132周。但是沙漠的沙在向下崩泻时,表面速度足以使它发出清晰可闻的嗡嗡声,频率约为每秒260周,甚至更高的音调,根据崩泻的速度而定。南非卡拉哈里沙漠的沙移到普勒多利亚后,因为没有沙漠环境,就会丧失它的发声特性,除非在实验之前,能把沙贮藏在密封的容器内。把沙加热到摄氏200度,也可以恢复其发声的特性。由此可见,湿度可能使一些沙漠上的沙粒失声。

最近,新堡大学几位科学家白朗、甘贝尔、琼斯及汤马士等,依循巴格诺尔德的方法继续做试验。他们先把鸣沙样本放在蒸发皿里,然后用粗头圆木棒敲打沙粒,发出“声音”。他们的报告说,用早餐的杯子及木槌的柄子也可得到同样效果。

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