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1、火山地形在哪个位置：状如“恶魔之眼”，不喷岩浆喷泥浆，这些火山到底藏着有什么秘密？

2011年，一位摄影师在俄罗斯库页岛的开阔地上空，拍到了一只巨大无比的“眼睛”，它一眨不眨地凝望着天空，甚至连眼球中呈放射状分布的“血丝”都清晰可见。

由于这只“眼睛”过于逼真，甚至有人将它称为“地球之眼”，但它的真身份其实是一座泥火山（mud volcano）。顾名思义，泥火山就是会喷泥浆的火山。不同于我们熟知的喷岩浆的火山，泥火山的喷发物不具高温又十分“温和”，由黏土、角砾岩、地层水等组成，还带着甲烷、二氧化碳和硫化物等气体组成。

泥火山有时孤立分布，有时成群出现，它们的直径从几米到几十不等，少数地区也发现了百米量级甚至千米量级的泥火山，喷发周期也从几年到几十年不等。泥火山外部形态多样，或是顶部上凸呈圆锥形，或是顶部平坦状如泥饼，亦或是顶部下塌如同蛋挞。通过卫星遥感等技术，人们可以将它们千变万化的形貌尽收眼底。

比如下面两座位于阿塞拜疆的泥火山，一座把自己炖成了一锅芝麻糊，另一座像在追求某种马赛克艺术美感。

阿塞拜疆巴库地区泥火山 | 拍摄者：Alamy

阿塞拜疆巴库地区泥火山 | 拍摄者：Alamy

泥火山的形成主要有两种方式。一种是地层异常超压：由于地层沉积速度明显超过流体排出速度，填充在岩石孔隙的水不能及时排出，渐渐而形成了很强的压力。当地层压力突破上方岩层压力时，泥浆就会沿着断层和破碎带上升，最后喷涌而出。另一种是构造成因：比如横向地质构造挤压造成泥底辟（可以认为是“青年时期”的泥火山），泥底辟出露地表（或海底）形成泥火山。

海底也有泥火山？

不仅陆地上有泥火山，它们在海底还有“孪生兄弟”——海底泥火山。由于“隐藏”在海底，它们则显得较为神秘。

这些海底泥火山也被称海底泥丘、泥拱，常呈圆丘状凸起于海底。海底泥火山在里海、黑海以及我国的南海等多处海域均有分布。想要揭开它们神秘的面纱，则需要借助海底摄影、多波束测深系统和高分辨率地震等高科技技术。

海底摄影是用潜水摄影机记录海底状况的摄影技术（图2a）。多波束测深系统与水下摄影机直接记录海底状况所不同，它是通过“听”来记录海底的状况，可以看作“水中顺风耳”，可以用于大面积的海底地形探测。根据不同的物体反射声信号的时间、强度，可以判断物体所处的水深，从而绘制海底地形图。在多波束地形图上，泥火山呈现隆起的地貌，其周边为一环形凹地。

（a）地中海的那不勒斯（Napoli）泥火山上某喷口的海底摄像；（b）地中海的那不勒斯（Napoli）泥火山高50m，直径1km ；（c）埃及大陆边缘的“双子泥火山”;（d）加迪斯湾的泥火山，高约100m，直径约1km

高分辨率地震这种地球物理探测方法就像是对地球做一个CT，对地下的地质结构进行“扫描检测”。地球好比人体，地下的地层岩石构造相当于地球的“五脏六腑”，它们有着各自的参数属性。通过利用地下岩层的物理性质差异，来“扫描检测”地层岩石的结构，从而达到识别泥火山的目的。由于泥火山时常具有多次喷发和活动的特征，在高分辨率地震所成的图像上，它们常具有柱状或圣诞树状的几何外形（图3）。

不同地区典型泥火山地震反射特征：(a) 黑海索罗金海槽处的泥火山；（b）巴巴多斯海域某泥火山；（c）我国中建南盆地的泥火山；（d）南里海塌陷型泥火山 | 图片来源：参考文献[3]

泥火山蕴藏的宝贵资源

在常规油气勘探的早期，人们常将泥火山作为寻找油气田的重要线索。如我国南海莺歌海盆地油气田就是通过泥火山逸散到海面的油气泡发现的。随着石油资源的日趋枯竭和能源消费升级，寻找高效率且清洁的能源迫在眉睫。

天然气水合物（俗称可燃冰）作为可替代石油的战略性能源，近年来广受关注。在泥底辟和泥火山发育的地区，如墨西哥湾、黑海、地中海海岭和鄂霍次克海等地，常可见甲烷泄露到海水中形成的羽状气泡流，标志了具有丰富的天然气水合物资源。

2003年拍摄到的挪威海域Hkon Mosby 泥火山逸散到海水中的甲烷气泡。图片来源：参考文献[5]

挪威海域Hkon Mosby 泥火山口的天然气水合物样品。

2017年，我国在南海神狐海域成功实施海域天然气水合物试验性开采，实现历史性突破。它将继美国引领页岩气革命之后的，推动整个世界能源利用格局的改变。广州海洋地质调查局作为本次成功试采的中坚力量，在试采前进行了大量的研究论证工作。

天然气水合物的动态成藏过程受到泥底辟的发育阶段的影响。研究者认为神狐海域的天然气水合物矿藏与泥底辟构造关系密切：泥底辟既能为天然气水合物提供充分的气源物质, 同时又能促使地层温度场改变进而影响水合物成藏稳定性。

海底泥火山的奇特居民

深海泥火山也是了解地球上生物群落的一扇新窗口。海底泥火山喷发物中富含大量的甲烷或硫化物，为周围的化能自养型微生物提供充足的能量。这些微生物构成了食物链的第一环，为初级消费者提供食物。在这个生命绿洲的四周还生存着大型的蠕虫、蚌类、蟹类等。因而即使在冰冷缺氧的深海环境，深海泥火山周围也是一片生机盎然。看过经典科幻电影《异形》的朋友们，应该会觉得下图中的生物非常熟悉。没错，电影中抱脸虫的灵感就是来自这种海洋生物。

海鳃目的两个物种，电影《异形》中抱脸虫的灵感来源

这些丰富的（微）生物资源具有光明的应用前景和研究价值。以海底泥火山生态系统中的甲烷氧化古生菌为例。它们能够对甲烷进行分解。这些“吃”甲烷的古生菌不仅代谢甲烷的能力强，而且可以在极端环境下生存。因此，科学家们提出了通过大规模培养分解甲烷的细菌，然后将它们投放到两极冰盖下，减轻全球变暖的设想。另外，泥火山复杂的生物群落中，可能蕴藏存在大量的未知生物，是宝贵的基因资源。

据美国国家地理杂志报道，葡萄牙阿维罗大学的阿那－希拉里奥和同事们在加迪斯湾（Cadiz）的海底泥火山中发现了20种新物种，其中有一种微型虫子以甲烷为食，外形非常奇特，很像希腊神话中长着蛇发的女妖。

化学共生双壳类

Anastasia 泥火山侧翼的海鳃（水深485m）

Pipoca泥火山东南翼的海百合

泥火山作为一种奇特的自然景观和地质现象，就好像地球上的“百宝箱”，不但拥有丰富的油气资源，还滋养了种类繁多的神奇生物。在不少旅游圣地，如美国的黄石公园、阿塞拜疆巴库地区、西西里岛地区以及我国新疆乌苏市，泥火山已然成了一道独特的风景，给世界游客留下了深刻的印象，让人们不禁感叹“造物者之无尽藏也”。

游客在近距离观察泥火山。图片来源：ulduztourism

作者：孙美静、刘杰

编辑：沈湫莎

2、火山地形在哪个位置，火山都是锥形山吗

今年1月，南太平洋岛国汤加有火山剧烈喷发。不过这次喷发的是海底火山，并不是我们常认为的“那种火山”。

一说到火山，或许你马上就想到富士山那种高耸的圆锥形山体。

富士山

这确实是火山的经典造型。

但现实中的火山样貌千变万化，远不止这一种。有时，甚至连“山”都没有！

经典火山锥

内蒙古乌兰察布的草原上，矗立着一座近乎圆形的山锥，山顶有个浑圆的凹坑——这就是最为经典的火山样式。山长成这种样子，很大概率就是火山啦！

内蒙古乌兰察布的五号火山

不过大多数锥形火山的山体没这么完整：要么四周坡壁被侵蚀；要么经过多次喷发，有不止一个火山口；还有喷发物的累积叠加，都会破坏圆锥的外形。

大洋中的孤岛

在远离大陆的茫茫大海之中，如果遇到一座遗世独立的孤岛，十有八九是海底火山喷发形成的。

海底有众多火山，喷发出的熔岩冷却后不断堆积，使山体持续升高，最终露出海面，形成火山岛。夏威夷群岛、汤加群岛中的许多岛屿，都是这样形成的。

夏威夷群岛的基拉韦厄火山喷发，熔岩流进海里

下图为北欧国家冰岛的叙尔特塞岛，它原本是海面下一百多米深处的一座火山，在1963年的一次喷发后露出海面，成为新诞生的冰岛领土。如今这座火山依然活跃，说不定哪天会再次喷发。

冰岛的叙尔特塞岛

图片来源：snl.no/Surtsey

火山“脖子”成孤蜂

美国西部的“魔鬼塔”，是一座高耸的塔状巨岩。印第安人传说它是魔鬼建造的，如今它是攀岩爱好者的圣地。魔鬼塔其实也是火山造就，“塔身”曾位于火山中心。

美国“魔鬼塔”

火山喷发时，岩浆会顺着火山内的“喉管”上升。喷发停止后，剩余岩浆就会停留在喉管处冷却——在火山内部凝结成柱状的岩体。

这种岩体像人脖子一样细长，被称作火山颈。随着时光流逝，火山锥外部相对松散的山壁被风雨侵蚀，只留下“喉管”内坚硬的火山颈依然挺立。

火山颈孤峰形成过程

地下火山炸出湖

岩浆从地下往上涌时，如果还没出地表，却遇到地下水，会发生什么呢？

答案见下图：

广东湛江湖光岩

水被岩浆加热，生成大量蒸汽；在地面重压之下，气体持续聚集，气压不断上升，孕育出一个超级“水蒸气炸弹”。当压力超出地表岩层承受力的极限，就会发生剧烈的爆炸，能将地面炸出一个巨型大坑。

寒来暑往，大坑聚水成湖，在平地上形成一片水面，这种湖叫玛珥湖。形成这种湖的地下火山，就叫玛珥火山。上图中的湖光岩就是玛珥火山，湖面就是火山口。

玛珥火山形成过程

“玛珥”之名来自德国西部，当地人称作“玛珥”的众多湖沼，后来被科学家发现都是火山炸出来的。玛珥火山大多非常低矮，甚至低矮得难以称为“山”。

火山“嘴”里建良港

火山还可以塑造美丽的海湾。广西涠洲岛南湾海岸，从空中俯瞰呈C字形，这个大C其实是个残缺的火山口。

广西涠洲岛南湾海岸

一些位于海岸地带的火山，山体原本就高出海平面不多。当海水侵蚀破坏掉圆形火山口，让火山口内与外面的大海连通，就成了C形海湾。由于火山口内低洼，所以湾内水比较深，往往是天然深水良港。

火山口海湾形成过程

珊瑚环礁：火山“淹没”留遗骸

我国西沙群岛的盘石屿，是典型的珊瑚环礁，犹如一个美丽的花环浮现在南海上。热带大洋上的珊瑚环礁本身不是火山，但海面以下，珊瑚礁生长的“基座”，都是货真价实的火山。

西沙群岛的盘石屿

图片来源：trip.com

有些海底火山喷发后接近、或露出水面，如果条件适宜，珊瑚就会沿着火山山体长一圈。如果火山逐渐塌陷或沉降，但珊瑚依旧在之前的珊瑚礁上继续生长，成千上万年之后，水面上再看不到火山山体，只剩下环形的珊瑚礁。

珊瑚环礁的形成过程

岩浆堵河建水坝

岩浆喷发流淌，有时会阻断河流，形成天然水坝。比如在现今黑龙江省牡丹江市一带，4800年前这里的火山喷发，溢流的熔岩进入牡丹江，凝固后成为坚硬的玄武岩水坝，堵塞了河道。上游水位随之升高，遂形成镜泊湖。

牡丹江市镜泊湖

类似的“熔岩堰塞湖”还有很多，比如五大连池和腾冲北海，其附近都能看到当初造“水坝”的火山。

从五大连池可以看到远处的火山

火山平原有台阶

除了火山本身，火山溢流的岩浆也能造出多样的景观。比如岩浆比较“稀”时，会顺地势流淌开。漫流的岩浆覆盖地表，不论原本是否凹凸不平，凝结后都会形成一片平坦地面，称作熔岩平原。

如果火山多次喷发，每次铺一层岩浆，就可能在较大范围内，形成一层高过一层的台阶状平台，称为熔岩台地。

阶梯状熔岩平台的形成过程

下图为内蒙古克什克腾旗的岩浆平原：俯瞰是一大片平坦的草原；近处“横线”是金长城遗迹；稍远处隆起的是古火山口。远方天际线处，能看到“高一级台阶”的熔岩平台。

内蒙古克什克腾旗的岩浆平原

对于火山，你可能还有很多疑问：火山的威胁，真的有那么大吗？火山为什么喷发、怎么喷发、威力能有多大？带着这些问题，我们做了一期关于火山喷发的杂志。让我们一期放眼地球上古往今来的火山，看看它们过去和现在的故事。

本期杂志中，还带你静静围观4月热闹的“邻居们”，看长臂猿成长变装，去岭南秘境寻找鳄蜥，认识一种新的钱币——布币。

我们还开创了新专栏“水果派对”，带你游历水果摊，了解这些美好果实的来龙去脉。第一期我们讲讲五花八门的“莓”。

还愣着干嘛？快去买杂志！

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