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火山之下

塔科马和西雅图,请注意。雄伟的雷尼尔山早已过了喷发期,一次毁灭性的致命喷发即将来临。

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六月的一个阳光明媚的星期六下午,43岁的锯木厂工人约翰·安德森(John Anderson)坐在他位于华盛顿州奥廷(Orting)的漂亮绿边房子前。这是一个适合家庭居住的社区,离西雅图不远。他心满意足地望着街对面,轻轻挠着整齐的山羊胡,看着邻居家的孩子在车道上打篮球。这是美国郊区一个普通的日子,但在这里,在奥廷,每栋房子的后面,几乎被忽略的,是高14410英尺、白雪皑皑的雷尼尔山。这是北美最壮观的景象之一:一座似乎时而近在咫尺、时而又消失在雾气中、时而又重新出现的山。安德森说:“当我们看到满月升起在山上时,那真是一种美景。”他领着访客到后院,以便更好地观看。

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安德森对雷尼尔山习以为常。房子带了山景,三年前花了12万美元。在大多数地方,这样的景色只会随着时间推移而增加房地产价值,但安德森的房子自从他买下以来,价值一分钱都没涨。这是因为雷尼尔山,喀斯喀特山脉的最高峰,不仅仅是美丽的风景。它是美国最危险的火山。当它喷发——而且它一定会喷发——炽热的岩石、熔岩和火山灰组成的毁灭性雪崩将席卷山体。更糟糕的是,难以想象的巨大泥流,深达数百英尺,被称为“火山泥石流”,里面充满了融化的冰、巨石和被连根拔起的大片森林,将以每小时25英里的速度冲向下游的河谷。就像混凝土从水泥罐车倾泻而下一样,火山泥石流将吞噬它们路径上的一切。而这条路径就经过安德森的房子。

雷尼尔山是喀斯喀特山脉众多火山之一,从北加州一直延伸到不列颠哥伦比亚省。过去200年里,喀斯喀特山脉的七座火山都曾喷发过。它们都是“随时可能爆发的定时炸弹”。安德森说:“他们说不是会不会,而是什么时候。”唯一的问题是会死多少人。自1943年以来,美国人口翻了一番,许多城镇越来越靠近西部州、阿拉斯加和夏威夷的68座潜在活跃火山。数百万人住在西雅图和塔科马。在两市和雷尼尔山之间,至少有10万人居住在过去喷发形成的火山泥流固化形成的地面上。奥廷,人口3600人,是建在本身就是危险警告的地面上的城镇之一。奥廷以伐木和种植啤酒花而闻名,其主街一边是Timber Tavern和Frontier Bank,另一边是绿树成荫的广场,街的尽头是明信片般完美的雷尼尔山景色。低廉的房地产价格鼓励了至少三个像安德森居住的社区这样的新住房开发。“还有一个新的小学正在建设中,”他说。

在普通人看来,雷尼尔山与两百年前乔治·温哥华船长探险队首次描绘它时似乎没什么变化——宁静、庄严,是永恒的象征。然而,外表具有欺骗性。雷尼尔山位于构成地壳的构造板块边界。在太平洋西北的西雅图海岸附近,一块被称为胡安·德·富卡板块的沉重海底板块以每年一点五英寸的速度挤压着较轻的北美板块,大约是头发长速的三分之一。岩石被挤压和加热,熔化成岩浆,然后这些岩浆团块上升到地表,被困在岩浆房中,像滚烫的燕麦粥一样翻腾。当压力过大时,它会爆发,喷出熔岩、气体、蒸汽、火山灰和炽热的岩石。雷尼尔山是由一系列熔岩流形成的,这些熔岩流被数个世纪的冰、水、渗透的火山气体以及山体自身的热量所隔开。当科学家们观察雷尼尔山内部时,他们发现一些岩石松脆而脆弱。这座山极不稳定,是一堆高而陡峭的松散岩石,仅靠重力和立方英里冰川的冰块维持着,这些冰块可能会融化或松动。

雷尼尔山在过去4000年中至少喷发过四次,并引发了多次毁灭性的泥石流。当它再次喷发时,高速的炽热火山灰和岩石雪崩、熔岩流和滑坡将摧毁10英里或更远范围内的区域,而火山泥石流——巨大的火山灰和碎屑泥流——将淹没下游50多英里远的河谷。图片由美国地质调查局提供。当然,火山以多种方式不可预测地表现自己:雷尼尔山可能会爆炸,也可能流动,或者两者兼有。一种危险是地面冲击式的炽热岩石(温度高达1300华氏度)、火山灰和气体雪崩,以每小时80英里的速度向下奔涌。1902年,在加勒比海的马提尼克岛,蒙佩莱火山爆发,将类似的火山碎屑流冲入圣皮埃尔镇,造成29000人死亡。只有两名居民幸存;其中一人,奥古斯特·西帕里斯,当时正在一座没有窗户的地牢里服刑。更不常见的是经典的、戏剧性的喷发,当粘稠、多气的岩浆房内积聚的压力突然爆发时,会喷出数吨气体、火山灰和过热的火山岩。这种爆炸性的火山通常高而陡峭,富有诗意,而且常常像埃特纳火山、维苏威火山和富士山一样,在历史和文学中占有重要地位。圣海伦斯火山是其中之一,菲律宾的皮纳图博火山也是,它在1991年将1500万吨火山灰、岩石和硫酸喷射到22英里高的平流层。三周内,这些碎片就笼罩了全球,将阳光反射回太空,使当年的冬天降温至少一度。如果所有火山物质都落在曼哈顿,将把这座岛屿埋葬1000英尺深,只留下几座摩天大楼的尖顶露在外面。幸运的是,高效的预警系统挽救了数千人的生命。即便如此,仍有350人死亡。

华盛顿州温哥华的喀斯喀特火山观测站负责人威利·斯科特(Willie Scott)说,当雷尼尔山准备喷发时,它会发出与科学家们预警皮纳图博火山附近居民相同的地震、气体排放增加以及山体膨胀等信号。火山灰很可能会向东飘散,顺风飘离人口稠密的地区。熔岩或火山碎屑流不太可能远远超出雷尼尔山国家公园的边界。

斯科特说,远不如熔岩流吸引人,但可能性更大,而且对人口中心威胁更大的,是火山泥石流——一种引发泥石流的火山泥流。几乎任何事情都可能在没有多少预警的情况下触发它:地震、蒸汽爆炸、上升岩浆的热量、山体一侧的崩塌,或者重力。一次小的喷发或火山碎屑流也可以做到,就像1985年在哥伦比亚的阿尔梅罗(Armero)发生的那样。那个镇和奥廷一样,建在过去的喷发形成的火山泥流固化的地方。当白雪皑皑的内瓦多·德·鲁伊斯火山有一天喷出一股熔岩和热石时,一股流量相当于亚马逊河五分之一的泥浆涌入城镇,埋葬了23000人。

大约5600年前,在如今奥廷附近也发生了类似的事情,当时一场深达数百英尺的火山泥流从雷尼尔山上席卷而下,覆盖了100平方英里,将怀特河和普亚卢普河河谷填满了60英尺厚的泥浆。巨大的火山泥流平均每500年就会到达普吉特海湾的低地。科学家们估计,生活在附近的人们有七分之一的机会再次经历这种情况。这就是为什么他们担心安德森一家以及他们在雷尼尔山低地周围的10万邻居。下一次雷尼尔山的火山泥流可能会直接穿过奥廷、萨姆纳、普亚卢普,甚至塔科马,直达海湾。最近的城镇将在不到一小时内消失。“你们只有10到15分钟的预警时间,”一位雷尼尔山国家公园的护林员说,“然后就是自救了。”

火山喷发无法阻止。但在火山喷发之前,火山可能会在地表下隆起数周或数月,伴随着气体渗漏、蒸汽喷发和称为地震群发的小型事件。监测这些迹象在皮纳图博火山拯救了生命。近百万人住在附近,包括2万名美国军人。菲律宾火山学和地震学研究所的科学家们很快就注意到,皮纳图博火山在1991年4月初就开始冒蒸汽。美国地质调查局的专家团队与菲律宾科学家合作,在火山周围建立了一个仪器网络;他们研究了其喷发历史,并得出结论,一次巨大的喷发即将发生。他们是对的。当皮纳图博火山于6月15日爆发,这是75年来地球上规模最大的喷发时,它将以前居住的河谷填满了600英尺厚的火山灰。大多数人都被疏散了,更不用说价值至少2.5亿美元的军事装备了。花费150万美元的监测似乎是一笔很划算的交易。

尽管如此,预测火山喷发仍然是一门不确定的科学。1980年华盛顿州圣海伦斯火山的灾难给火山学家上了一堂令人谦卑的课。他们知道它即将爆发。但喷发的时间让他们感到意外,而且爆发的威力是他们预期的三倍。一位身材瘦削的30岁地质学家大卫·约翰斯顿(David Johnston)在一辆美国地质调查局的仪器卡车上监测着这座山,这辆卡车停在一个现在以他的名字命名的山脊上。“温哥华,温哥华,就是现在!”他在爆炸前几秒钟对着无线电喊道,爆炸将树木撕成了碎片,杀死了约翰斯顿。他的遗体从未被找到。

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圣海伦斯火山还杀死了另外56人,这使得夏威夷、阿拉斯加和加利福尼亚州隆利谷以及喀斯喀特山脉的地质调查局监测站的高度警惕性也随之提高。地质学家们绘制了过去喷发的岩石沉积图,通过年代测定来确定喷发频率,并确定了可能再次受到影响的地点。科学家们分析了温泉和称为喷气孔的火山气体通道的化学成分和温度。正如日本地球化学家松尾贞雄(Sadao Matsuo)曾经说过的,“火山气体是来自地球内部的电报。”华盛顿大学的火山学家在雷尼尔山周围部署了六台地震仪,以探测喷发前常出现的微小地震。其他人安装了倾斜仪、测距网络和全球定位系统卫星接收器,以检测可能预示下一次喷发的细微地表运动,如隆起、倾斜、位移和扩展。

观察者们很早就知道,监测火山是有益的。公元79年8月24日,维苏威火山喷发前,庞贝古城就记录到了震动和地表隆起。1993年,地质学家们跋涉到哥伦比亚的加勒拉斯火山顶峰,测试监测设备。其中一人斯坦利·威廉姆斯(Stanley Williams)报告说,他注意到微小地震增加,二氧化硫排放减少,这表明山体内部压力正在积聚。威廉姆斯逃跑了。炽热的岩石擦着他的头飞过,击碎了他的头骨,摔断了他的下巴和双腿,撕掉了他的左耳。他很幸运。他的六位同事遇难了。即便如此,威廉姆斯也曾多次返回现场进行测量。

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斯科特认为,监测数据是预测雷尼尔山下次喷发时间和方式的最佳希望,但这绝非保证。“很多泥石流曾沿着那个河谷流下,其中许多发生在喷发期间,所以我们可能可以预警,因为我们会感知到它们,”他说。但最近的研究也表明,过去发生的巨大泥石流并没有伴随喷发。“这种情况以前发生过,”斯科特说。

住在奥廷就像直视着霰弹枪的两个枪管,因为这座城镇位于一个Y字形的交汇处,就在卡博恩河和普亚卢普河河谷汇合点的下方。“我担心火山泥石流可能会毫无预警地发生,”斯科特说。“岩石因气体和流体而变得风化和脆弱,导致水饱和的滑坡。”他描绘着场景,用手在桌子上不祥地挥舞着,仿佛埋葬了一个虚构的小镇。“奥廷的问题是,一旦泥石流开始并被探测到,距离城镇可能只有45分钟到一小时。所以预警必须是自动的,而且必须是可靠的。当局最不希望的就是虚假警报。”

科学家和公共官员认为这种情况发生的可能性很大,因此雷尼尔山是美国除圣海伦斯火山外,唯一一座通过地质声波探测器——埋设在河谷地下的麦克风——进行永久性火山泥石流监测的火山。如果泥石流来袭,他们应该能听到并触发警报系统。

传统的地震仪无法区分泥石流与其他响亮、持续的声音,如风或暴雨,也无法精确定位其位置或进展。“火山泥石流的振动频率比地震高,而地质声波探测器能探测到这一点,”斯科特说。这个耗资20万美元的网络由每个河谷里的五个紧凑型、太阳能供电的传感器组成。它们设置在不同的高度——两个足够高,可以免受洪水侵袭,但很可能被火山泥石流击中;三个足够高,可以很可能在火山泥石流中幸存并继续发送信号。当一次巨大的火山泥流袭击奥廷时,它可能深达40到50英尺——一场致命的泥石流。传感器会将无线电信号发送给皮尔斯县应急管理部门,后者将发布警报。事实上,奥廷每月都会响起警报声,以测试系统。“即使知道是测试,也挺可怕的,”一位居民说。

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美国地质调查局水文学家、负责公众教育的卡罗琳·德赖德(Carolyn Driedger)说,有了计算机化的预警系统、广泛的公众教育计划以及每年在学校进行的火山演习(孩子们被匆忙地送上巴士并迅速撤离山谷),奥廷是喀斯喀特山脉中准备最充分的城镇之一。

但这个复杂的系统只覆盖了山体最危险的西面象限。尽管华盛顿州1992年的增长管理法要求在建设时考虑地质灾害,但该镇仍然允许高密度房地产开发。“应对火山灾害的最佳防御措施是明智的土地利用,”斯科特说。

有些人会说,这已经太迟了。奥廷存在,阿什福德、卡波纳多、萨姆纳、普亚卢普、格林沃特、塔科马和其他附近的居民区也存在。这些城镇里似乎没有人准备放弃他们家园,而家园就在这个被热水和蒸汽侵蚀的岩石堆下方——这个覆盖着立方英里冰,堆积在过热的岩浆室上方的、美丽而潜在不稳定的山体下方——这座山在过去10000年里至少引发了60次巨大的泥石流。

就像约翰·安德森一样,居住在这里的大多数人都知道未来可能发生什么。也像他一样,他们寄希望于这不会发生,或者即使发生了,他们也能幸运而迅速地逃脱。安德森家的后院有一个小装饰性的许愿井,当他站在那里仰望山时,他笑了。“我们备有罐头食品、水、衣服和额外的支票簿,”他说,“以防万一。”

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