火山降温无需人类参与：火山活动导致生物灭绝证据

                                 杨学祥

 

从2005年开始，在国家自然科学基金的支持下，英国利兹大学Paul Wignall教授领导的小组和中国地质大学（武汉）教授赖旭龙领导的研究小组合作，对大规模火山活动对环境产生的影响进行了研究。该研究发现：火山喷发、生物灭绝同时发生，并紧接着产生碳同位素负偏。该研究提供了目前为止火山活动导致生物灭绝最直接的证据。

 

大规模的火山喷发可导致生物灭绝的学说因缺少直接证据而长期备受争议，火山作用导致生物灭绝成因机制也不清楚。地史时期的生物大灭绝研究主要集中于海相生物的研究，其数量多、分异度大，数据也具有代表性和说服力。

 

通过在我国西南地区峨眉山大规模玄武岩喷发形成的火山岩分布区以及其周边多条地质剖面的古生物学、岩石学、沉积学以及同位素地球化学的详细研究，发现蜓类、非蜓有孔虫和钙藻生物的灭绝时间与峨眉山玄武岩火山喷发的初始阶段相吻合，这两种现象在时间上的一致性表明它们之间存在因果联系，大规模的火山活动造成环境恶化，从而导致海洋生态系统受到冲击[1]。

 

气候变化和构造运动有很好的相关性，物理机制也很明显：从大间冰期到大冰期，100-200米的海水层的海水变为两极的2000米巨厚冰盖，破坏了原有的地壳重力均衡，海水和地壳的密度比大约为1：3 ，所以，赤道海洋地壳要上升33-66米，两极冰盖要下降660米，才能达到新的地壳重力均衡，陆海地壳的相对升降导致强烈的地震火山活动。从大冰期到大间冰期情况正好相反。斯堪的纳维亚半岛在末次冰期中形成2000米的冰盖，在1万年前的间冰期冰盖融化后，斯堪的纳维亚半岛均衡上升了500米，还将上升200米，才能达到新的地壳均衡[2]。

 

　　据印度媒体18日报道，英国的一组科学家最近正在收集数据，以期弄清全球变暖是如何导致火山喷发频率增加的。有分析认为，大气中二氧化碳的增加使全球变暖，所带来的问题不仅仅是海平面的上升，还会“打开火山的盖子”。来自英国牛津大学的火山学家大卫□派尔说，首要的问题就是建立一个全球模型，以弄清气候变化是如何影响地质活动的，以及这些过程又是如何反作用于整个系统的。但是目前还不存在这样一个全球模型。他说: “随着冰川越来越薄，火山爆发的频率可能会增加[3]。”

 

    据英国《自然》杂志网站１８日报道，日前在英国伦敦大学学院举行的一个有关火山研究的国际研讨会上，部分与会研究人员指出，火山顶部的冰层融化可能导致更多火山爆发。历史上就有这种先例。大约１．１万年前，地球经历了一段气候变暖、冰川消融的时期。科研证据显示，当时冰岛一带火山活动大大增加，并且从气候变化到火山活动增加之间的反应时间并不长。

 

    研究人员解释说，一方面气候变化会导致冰层融化，冰层压力减小，同时大量融水将影响地理构造，这些都会改变火山内部压力平衡并加剧火山活动；另一方面火山爆发又会喷出大量火山灰，改变大气成分，反过来加剧气候变化。他们目前正试图搜集更多数据，以建立一个气候变化与火山活动之间互相影响的模型。

 

研究人员认为，联合国气候变化专门委员会等方面还未特别关注到气候变化可能对火山造成的影响，而对这方面多加注意，将有助于应对可能的风险[4]。

 

我在2005年11月28日指出[5]，越来越多的证据表明，现在处于全球变暖的高峰期，1998年、2002年、2003年和2004年是20世纪以来的第一暖年、第二暖年、第三暖年、第四暖年。2005年可能后来者居上，至少是第二暖年。根据气候变化的1800年周期，从公元前398年气候最冷时期到公元1425年小冰期，全球气候经历了一个周期的冷暖转变，下一个最冷时期为公元3107年。在此期间，最暖时期为公元538年和公元2337年[6]。900年的变暖过程，我们已经走过了近三分之二。全球变暖的后果就是冰川融化和海平面上升。以每百年海平面上升15厘米计算，600年上升约90厘米。根据冰川地壳均衡原理，海平面上升90厘米，海洋地壳负荷增大，将下沉30厘米才能达到均衡。海洋地壳排挤出的地下流体，将涌入大陆地壳之下，使大陆地壳均衡上升。如果这种流入是缓慢的，则大陆近似均匀地整体上升，陆内的地震相对平稳；如果这种流入是急剧的，则流体首先涌入大陆边缘，使大陆边缘地区迅速上升，陆内升降幅度差异显著，陆内的地震趋于强烈[7，8]。地震带和火山带的同时活跃是不可避免的。

 

目前我们正处于海平面急剧上升时期，迅速增大的压力使海洋地壳下的流体急剧涌入大陆边缘地壳之下，内陆与大陆边缘地区的差异升降不可避免，这就是当前地震动力学的新特点。千年以内的经验失去作用，这个时期相当于1800年前的公元291年的状态，那时的完整准确的地震资料我们很难获取。利用惯性思维已无可能，理性的超前思维是唯一途径。

 

尽管我们还没有找到中国沿海地区在两千年前的地震资料，但可以从其他国家的地震资料中得到验证。举世闻名的庞贝城毁灭就是证据。

 

从公元前398年到公元538年是全球气候由最冷时期转变到最暖时期，与现在我们处于的时期极为相似。全球变暖导致冰川融化和海平面上升，海洋地壳均衡下沉，挤压地下流体涌入大陆地壳之下，迫使大陆边缘地壳上升和开裂，形成猛烈的火山喷发活动和地震活动。庞贝城在公元62年2月15日遭受了一次强烈地震，17年后，在公元79年8月24日被维苏威火山喷发所毁灭。此后，维苏威火山又于公元203年、305年、472年、512年等多次爆发[9]。证据证明这一时期为地震火山活跃时期。

 

气候变化问题已成为全世界共同的挑战，各国科学家想方设法遏制全球变暖。英国皇家学会看好人造火山研究，希望通过模拟火山喷发为地球降温。模拟火山喷发可以将大量硫化物颗粒释放到大气层，迫使气温下降。英国皇家学会将在即将召开的地质工程学研讨会上讨论这一设想。

 

人造火山喷发为地球降温并不是科学家的异想天开。它具有一定科学道理与可操作性。历史上多次大规模火山喷发给科学家提供了将人类从气候灾难拯救出来的巨大启示。1991年菲律宾吕宋岛的皮纳图博火山爆发，是20世纪第二大规模的火山喷发。在这次火山爆发中，有2000万吨二氧化硫逸出，进入大气层，将太阳光折射回太空。在这些火山灰落回地面前，地球温度降低了0.5摄氏度[10]。

 

　　据澳大利亚媒体今晨报道，9月12日，来自英国皇家学会的科学家准备于联合国召开的气候变化会议上讨论人造火山这一构想。“火山喷发能为地球降温是因为大量尘埃喷入平流层，会把太阳光反射回太空。”皇家学会地质地球学家肯·卡尔德拉表示，人造火山可以模拟火山喷发，将大量硫化物悬浮微粒释放到大气平流层，迫使气温下降。据估计，如果以循环模式进行模拟火山爆发，每年可以把全球气温降低最多2℃[11]。

 

事实上，全球变暖导致的冰川融化和海平面上升将破坏地壳的重力均衡，卸载的大陆地壳和加载的海洋地壳将分别产生上升和下降运动，形成新一轮的地震火山活动，寻求新的地陆海壳之间的重力均衡。火山喷发能为地球降温是因为大量尘埃喷入平流层，会把太阳光反射回太空。大自然已经为全球变暖（自然的和人为的）准备好了自控制机制。

 

根据冰川地壳均衡原理，海平面上升90厘米，海洋地壳负荷增大，将下沉30厘米才能达到均衡。海洋地壳排挤出的地下流体，将涌入大陆地壳之下，使大陆地壳均衡上升，产生地震和火山活动。地球表面积为5.1亿平方千米，海洋地壳为其三分之二，即1.7亿平方千米。洋壳下降30厘米，挤压51万立方千米的地下流体喷出地表，其降温作用不可忽视，连带的自然灾害更不可忽略。

 

火山降温无需人类参与，这是大自然冷暖气候的自我调节过程[12]。拔苗助长可能造成更大的灾难。

 

 

参考文献

 

1.       柯旺。研究找到火山活动导致生物灭绝最直接证据。来源：科学时报。 发布时间：2009-9-20 23:52:57。http://www.sciencetimes.com.cn/htmlnews/2009/9/223521.shtm

2.       杨学祥, 陈殿友. 地球差异旋转动力学,  长春：吉林大学出版社,1998

3.       专家称全球变暖将导致火山喷发频率变高。来源：环球时报。2009-09-18 20:55。http://world.huanqiu.com/roll/2009-09/581892.html

4.       黄堃。研究人员称气候变化可能加剧火山活动。2009年09月19日 10:35:46 　来源：新华网。http://news.xinhuanet.com/tech/2009-09/19/content_12078644.htm

5.       杨学祥。全球变暖导致地壳均衡运动：解读九江地震不能用惯性思维（定稿）。上传日期：2005-11-28 上海热线 绿色论坛。http://www.envir.gov.cn/forum/20056991.htm

6.       Charles D. Keeling and Timothy P. Whorf. The 1800-year oceanic tidal cycle: A possible cause of rapid climate change. PNAS, 2000, 97(8): 3814-3819

7.       杨学祥。对全球海面变化均衡模式的改进。地质科学。1992，（4）：404-408

8.       杨学祥。地壳均衡与海面变化。地球科学进展。1992，7（5）：22-29

9.       王春来。庞贝古城和赫库兰尼姆城覆灭之谜(1) [转自铁血读书 http://book.tiexue.net] http://book.tiexue.net/content400046/

10.   王旭(新华社供本报特稿) 科学家设想模拟火山暴发为地球降温。2009年08月31日03:17  现代快报。http://news.sina.com.cn/w/2009-08-31/031716210923s.shtml

11.   陶韵西。为地球降温 人工造火山？2009/08/31 15:51    来源：YNET.com 北青网  法制晚报。http://fzwb.ynet.com/article.jsp?oid=55693945

12.   杨学祥。全球变暖还是变冷。科技潮，2006，（9）：20-22

 

 

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