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吉林大学:杨学祥,杨冬红
中国历史上有记录最大规模火山喷发
长白山火山位于中国东北吉林省东南部和朝鲜北部交界,长白山火山海拔2744米,长白山火山是一座休眠活火山,这座火山历史上曾经于公元1668年,公元1702年,公元1903年发生过多次火山喷发活动,最近一次火山喷发发生于公元1903年。而中国历史上有记录最大规模火山喷发【也是全球近5000年最大规模火山喷发】就是公元946年长白山火山大喷发。这次火山喷发规模为VEI7级喷发【VEI是指火山爆发指数,最高为VEI8级】。
日本富士火山的形成过程
小御岳火山位于现在的富士山的北坡,70万年前成为活火山。大约在8-10万年前,小御岳火山的南侧出现火山喷发,喷出黄铜色火山熔岩流向四面八方,这次火山喷发喷出的火山渣、火山灰和熔岩,形成一座3100米高的大山,这已经接近现在富士山的高度。到了距今1万年前,新富士火山变得活跃起来,喷出一堆熔岩、岩浆、火山渣、火山灰等,直接完全覆盖住了旧富士火山和小御岳火山,这样从外观上看,三合一,就成了现在的富士山。
值得指出的是,1万年前、8-10万年前、20万年前、70万年前,是末次冰期之后的间冰期、两次伏尔姆亚冰期中的间冰期、里士亚冰期(25-38万年)之后的间冰期、明德亚冰期之后的间冰期。间冰期快速的海平面上升导致的地壳均衡,是富士火山喷发的主要动力。
中国历史上有记录最大规模火山喷发【也是全球近5000年最大规模火山喷发】就是公元946年长白山火山大喷发。中世纪暖期的海平面上升也是长白山火山喷发的主要动力。
长白山火山和富士火山喷发峰值与气候冷暖极值对应。潮汐调温效应使地球的温暖期从小冰期末期一直持续到二十四世纪,而后随着潮汐的增强,地球的气候将逐渐变冷。变冷高峰在3107-3452年。所以, 2020-2300年全球变暖高峰和3107-3452年小冰期高峰是日本富士山火山和中国长白山火山频发的危险期。
日本富士火山位于海洋中的孤岛之上,全球变暖带来的海平面上升异常迅猛,激发火山喷发形势危急,2022年1月14-15日汤加火山爆发就是前车之鉴。
据科学推算,富士山大约在过去的 260 万年中形成的。通过不断地火山爆发、板块运动、坍塌和地震,形成了现在的富士山。如今它由3座连续的火山组成,底部是小御岳火山,再往上是古富士火山,最后两座火山被顶部的、最近的新富士火山覆盖,富士山奇迹般地形成了。我们一起看看它的旧模样。
①小御岳火山:小御岳火山位于现在的富士山的北坡,70万年前成为活火山,现在人们还可以参观小御岳火山峰,它海拔 2300 米,大约是现在富士山高度的一半多一点。差不多完全被现在的富士山所包围并覆盖。
②旧富士火山:大约在10万年前,小御岳火山的南侧出现火山喷发,喷出黄铜色火山熔岩流向四面八方这次火山喷发喷出的火山渣、火山灰和熔岩,足以形成一座3100米高的大山,这已经接近现在富士山的高度。日本人总爱拿他们的富士山和咱们比,说这次喷发形成了三分之一座珠穆朗玛峰。虽然这次喷发很猛量也很大,但是形成的旧富士火山并没有把先前它北侧的小御岳火山给完全包围起来。看起来更像一个大哥哥抱着小弟弟。
③新富士火山:旧富士火山喷发之后,大约有4000年消停时间,但是到了距今1万年前,新富士火山变得活跃起来,喷出一堆熔岩、岩浆、火山渣、火山灰等,结果这次玩大了,直接完全覆盖住了旧富士火山和小御岳火山,这样从外观上看,三合一,就成了现在的富士山。
https://www.163.com/dy/article/GQNEOD860525L9I3.html
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长白山火山位于中国东北吉林省东南部和朝鲜北部交界,长白山火山海拔2744米,长白山火山是一座休眠活火山,这座火山历史上曾经于公元1668年,公元1702年,公元1903年发生过多次火山喷发活动,最近一次火山喷发发生于公元1903年。而中国历史上有记录最大规模火山喷发【也是全球近5000年最大规模火山喷发】就是公元946年长白山火山大喷发。
这次火山喷发规模为VEI7级喷发【VEI是指火山爆发指数,最高为VEI8级】,这次火山喷发事件详细时间未知,不过目前认为这次火山大爆发是近5000年地球最大规模的火山喷发事件,火山喷发量高达100至120立方千米,这次火山喷发造成了大规模塌陷形成了现如今的长白山火山口湖。现如今研究表明这次火山喷发发生于公元946年冬季,喷发产生了大量的火山碎屑流,火山灰最远飘到日本北部北海道。
据高丽史料记载是岁天鼓鸣,定宗元年天鼓鸣等。而据日本的兴福寺年代记记载显示十月七日夜白灰散如雪,十四日空中有声音如雷鸣,正月十四日庚子,此日空中有声如雷。这些史料表明火山喷发时450千米外古朝鲜首都都听到了火山喷发产生的巨响,而距离火山1100千米外的日本奈良县记录到火山喷发产生的火山灰雨,距离火山1000千米外的京都也听到了火山喷发产生的巨响。可见这次火山大喷发规模有多大。
这次长白山火山大喷发也被称为是千年大喷发【是近5000年地球最大规模火山喷发活动】,这次大喷发向大气释放了2314万吨【也可能是2551万吨】二氧化硫,火山灰和火山喷发产生的气体溅入大气形成大范围气溶胶导致太阳光无法直射地球表明导致了全球范围内的气温降低现象。
因此长白山火山对中国的影响不可忽视,未来应加强对该火山可能发生的喷发造成的影响予以研究评估和调查。
全球变暖导致地球磁场减弱
杨学祥,杨冬红
2011年,我们发表的科研论文指出,地磁减弱的原因在于两极冰盖融化导致地壳和地幔转动惯量增加自转变慢,由此引发核幔差异旋转在数值和方向上的改变。在磁场减弱和磁极反向过程中,太阳辐射的增强和核幔热能的释放与灾害有一一对应关系。
地球历史表明,强地磁场对应地球的寒冷气候,如第四纪冰期;弱地磁场对应高温气候,如中生代的温暖期。地磁场减弱也是全球变暖的原因之一:地磁场减弱导致更多太阳能量进入地球。
2013年,来自日本的一项研究也印证了这个观点。日本海洋研究开发机构的研究小组发现,冰盖大小出现变化后,地球自转速度就会受到影响。为了调查地球自转速度变化与地球磁场变化的关系,研究小组利用计算机模型推算发现,地球磁场强度会随地球自转速度的变化而变化。即使自转速度只有2%的变化,磁场强度的变化会达到20%至30%。
这一研究成果显示,地球磁场会受到气候变化的长期影响。研究人员认为,由于全球气候在变暖,冰盖正在不断减少,虽然规模还相当小,但是地球的自转速度和磁场强度有可能相应出现变化。
我们最早在1995年发现了第四纪亚冰期与地磁反向之间的对应关系:第四纪冰期的5个亚冰期与地磁反向期有很好的对应关系。伏尔姆亚冰期(2-12万年)中的两次峰值与布容正向期中的Lashamp(2万年前后)和Xzone(10.8-11.4万年内)两次反向事件相对应。里士亚冰期(25-38万年)与Vzone反向事件(33-35万年)相对应。滚兹-明德尔间冰期(80-92万年)与松山反向期的Jaramillo正向事件(87-93万年)对应。亚冰期与地磁反向事件或地磁反向一一对应(见表1)。
表1 第四纪亚冰期与地磁反向的对应关系
由于冰盖规模的不同,冰盖消长产生地壳和地幔转动惯量减少的规模也不同。大冰期和温暖期的转变一定会发生地磁极性反转,冰期和间冰期只能影响地磁变化,是否翻转不确定。如果全球变暖速度加快,两极冰盖完全融化,完全结束第四纪大冰期,进入温暖期,地磁翻转就成为必然;如果全球变暖规模小于75万年前,就不会形成地磁翻转。15-17世纪小冰期过后,近几百年来的全球变暖是地磁减弱的主要原因。
根据目前的一些资料来看,第四纪冰期处于地磁反向,现在仍处于这一状态,改变这一状态的因素就是全球变暖。近百年的全球变暖导致的冰盖融化使地壳和地幔的转动惯量加大,自转变慢,液核的转动在相对加快,此时环形电流与地幔的速度差减少,磁场强度变小,当最终一致并“超越”地幔转速的时候,地磁就会反转。
气候变化能够影响地球自转速度发生变化。间冰期向冰期的转换使赤道200-300m厚的海水层变为两极冰盖或山地冰川,地表的大量物质转移也会改变地球的转动惯量,引起地球自转速度变化。计算表明,两极冰盖形成后,地壳和地幔的日长减少1.4-2.8 s,这使冰期时的地球自转速度有增加趋势。这是冰川集中在两极与地球自转变快对应的原因。全球变暖导致与此相反方向的变化。
古地磁记录表明,在前寒武纪末至中寒武世的寒冷期,地磁场以负极性(地磁反向)为主,在中寒武世至中泥盆世温暖期,地磁场以正极性(地磁正向)为主,在中泥盆世至二叠纪末寒冷期,地磁场以负极性为主;在二叠纪末至白垩纪末温暖期,地磁场以正极性为主;在白垩纪末至今,地磁场以负极性为主。
20世纪初,米兰柯维奇提出第四纪冰期成因的天文假说,冰期的周期与2万年的地球近日点进动周期、四万年的黄赤交角变化周期、10万年的地球公转轨道偏心率变化周期相关,古气候资料证实了气候变化和轨道变化的关系[16],地磁场强度亦有明显的2、4、10万年变化周期[20]。这表明,天文条件、冷暖变化、构造活动与地磁变化相关。
主要参考文献
杨冬红, 杨学祥. 地球自转速度变化规律的研究和计算模型. 地球物理学进展, 2013,28(1):58-70。
杨冬红, 杨学祥.灾害频发和地磁减弱的关系. 世界地质,2011, 30(3): 474~480
杨学祥, 陈殿友,寇艳春. 地应力地磁场与地震. 东北地震研究. 1995, 11(2):23-30.
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