汤加火山为什么“像火一样凶猛”？

猛烈喷发产生的灰白色气体和火山灰形成超巨大的蘑菇云，宛如太空中缓缓绽放的“死亡之花”；可见的环形冲击波向四周扩散，海水的剧烈波动引起了跨洋海啸。——多国卫星拍摄的汤加火山喷发场景，震撼人心，令人揪心。

汤加火山的爆发给当地人民带来了巨大的灾难。目前，搜救工作举世瞩目。为什么这次火山爆发如此猛烈？

汤加火山位于太平洋周围的火环中。

太平洋火环，又称环太平洋火山地震带，是太平洋周边地震和火山喷发频繁的地区，全长约4万公里，呈马蹄形。世界上90%的地震、81%的大地震和75%的火山爆发都发生在环太平洋“火环”上。

据张进场、邱强、杨晓东和周志远等南海海洋研究所的研究人员介绍，汤加火山位于环太平洋火圈的西南端。由于板块运动活跃，该区地质构造复杂，火山地震灾害频繁。但同样位于环太平洋“火环”上，为什么夏威夷火山平静温和，而汤加火山却火如荼？

张进场解释说，这是因为这两座火山属于不同类型的海底火山。海底火山大致可分为三种类型：洋脊火山、海沟火山和洋盆火山。

大洋中脊火山形成于大洋中脊，是大洋板块扩张的边界，也是洋壳增生的地方。这种类型的火山沿着洋中脊喷发，形成长山。

海沟火山形成于海沟，是板块汇聚的边界，也是海洋地壳俯冲消亡的地方。这种类型的火山沿海沟分布，呈现出弧形的火山岛弧，如印度尼西亚的喀拉喀托火山。

大洋盆地火山，形成于大洋盆地，属于大洋板块中的火山，是地幔热点岩浆喷发的场所，主要包括海底火山链、平顶海山、洋底高原等。比如美国夏威夷的莫纳罗亚火山。

“夏威夷火山和汤加火山都是活火山，不时喷发一次，但这两座火山的类型不同。夏威夷洋盆火山、汤加海沟火山。由于地质原因不同，夏威夷火山动力较弱，物质能量相对较小，因此较为温和。”张进场说。

全球影响仍有待观察和研究。

汤加火山爆发产生的巨大“蘑菇云”令人震惊。

据张进场介绍，这是因为海底火山喷发会从地球深部产生大量气体，主要是水蒸气、二氧化碳、二氧化硫和一些挥发性物质，以及大量的火山碎屑物质和热熔岩，这些物质会在空气中凝结成火山灰、火山炸弹和火山碎屑岩。

海底火山喷发无疑会对水圈、生物圈、大气层等多层环境产生巨大影响。据悉，在印尼苏门答腊岛最近的多巴火山喷发中，硫化物与空气中的水分子结合形成酸雨，对植被造成了极大的破坏。含有有毒物质的高温火山灰大面积降落在周边地区，造成大规模人畜伤亡。

此外，火山灰在大气中进入并停留在平流层，火山灰中的物质会反射太阳光，这将减少进入地表的太阳光，导致大范围降温。与此同时，火山爆发产生的颗粒落入广阔的海洋，为海洋藻类提供肥料，促进藻类生长，增强其对二氧化碳(一种温室气体)的吸收，并使地球降温。

“然而，火山爆发释放出原本深埋在地下的二氧化碳，使地球变暖。但火山喷发会在时间和空间上给世界带来什么样的气候变化，还需要持续的科学观察和进一步的研究。”张进场说。

根据美国地质调查局的数据，这次火山爆发的能量相当于5.8级地震，但却产生了意想不到的跨洋海啸。目前，海啸的具体机制尚不清楚。很可能是火山爆发造成了火山山脉的大规模崩塌，再加上冲击波的双重作用，导致了跨洋海啸。

“俯冲带加工厂为什么太平洋周围会有“火环”？因为这个区域位于太平洋板块与欧亚板块、澳大利亚板块、美国板块交汇的区域，是地球上的“俯冲带加工厂”。

俯冲带是指大洋板块俯冲到大陆板块之下的构造带，是地球表层物质和深部物质相遇并交换能量的地方。

根据同济大学海洋与地球科学学院王院士在《地球系统与演变》一书中的介绍，当海洋板块俯冲时，沉积岩、玄武岩和海水将一起被带入深部地幔。随着俯冲深度的增加，俯冲板块不断变质脱水。最终，当俯冲板块到达80公里深度时，角闪石分解，释放出水和其他挥发性物质，降低地幔固相线，导致地幔熔融，岩浆上风向，通过火山喷发和岩浆活动，沿着俯冲带形成火山弧。

具体有两种情况：如果海洋板块俯冲到大陆板块之下，形成大陆弧，如北美西海岸的卡斯卡迪亚山脉和南美西海岸的安第斯山脉；如果俯冲带出现在海洋中，海洋板块向海洋板块俯冲，形成海洋弧，如西太平洋绵延2800公里的伊苏-科加萨瓦拉-马里亚纳岛弧。

在这里，由于低温和深水，太平洋板块的古老洋壳俯冲到年轻的菲律宾板块之下，形成了马里亚纳海沟，这是地球上最深的海沟，水深近11000米。当太平洋板块向西俯冲到澳大利亚板块之下，形成水深近10800米的同安海沟，地球上第二个深渊——就形成了。

如果把俯冲带比喻成一个工厂，原料是大洋地壳和大洋沉积物，产物是岩浆和大陆地壳，生产过程中产生的废品是脱水熔融后俯冲到地幔中的板块。科学家通过深入分析火山喷发产生物质的地球化学指标，可以进一步了解“俯冲带加工厂”的深部生产过程。

真正了解环太平洋“火环”

像汤加一样，巴布亚新几内亚，一个位于太平洋火环上的太平洋岛国，境内有许多火山。距离新不列颠海沟最近的城市，拉堡尔，附近就有多座活火山。

1994年，当地一座名为Tavurvur的活火山在沉寂了半个多世纪后喷发，大量的火山灰和炙热的气体，瞬间毁掉了拉包尔整座城市80%的建筑。20年后，这座生命力旺盛的活火山再次喷发，大量的石头和火山灰被喷到距离海平面18公里的高空，曾迫使多个航班绕道。

2015年7月，记者曾跟随上海“彩虹鱼”项目科考团队前往拉包尔，乘坐“兰金”号停泊在Tavurvur火山脚下的海面上。远远看去，这座火山非常醒目。因为周围的山峰都是葱翠的，只有它是黑黢黢的，火山口不停地冒着白烟。晨昏之际，火山口还点缀了朵朵白云。

拉包尔设立了专门的火山监测站。当地监测员详细介绍了火山成因和监测设备。为进一步了解火山，“兰金”号船长还带领考察队员爬到火山口实地察看。

从“兰金”号乘坐小艇来到火山脚下，黝黑细腻的火山泥铺满了海滩，有的地方还冒着热气，脚底仿佛踩在了“地热垫”上，烫得不能在一个地方久站，但海水却是温暖而清澈。

火山喷出的多种物质冷却后，乱七八糟地堆在了火山上。从山脚向上攀登，仿佛在攀登一个巨大的乱石堆，没有任何山路可走。刚刚喷发不久的火山，散发着浓烈的硫磺味。有的山体缝隙里还冒着热气，石头摸上去还在发烫；有的岩浆喷出来后还没有形成石头，只在外面包裹了一层硬壳，里面是软软的一大坨物质；有的物质形成的石头比铁还坚硬，棱角比刀子还锋利。海拔700多米的火山，我们迂回曲折地艰难攀登了两个多小时，终于登上了火山口。

黑色的火山口好像一口凹下去的圆形大锅。站在大锅的边缘往下看，锅里深不见底、热气腾腾。巨大的石头裂缝里都冒着白色的热气，时大时小，硫磺味扑鼻而来，裂缝周围的石头颜色明显不同。亲眼目睹火山口，让考察队员对太平洋“火环”有了更真切的认识。

然而，地球自身的修复能力也令人惊叹。2016年8月，当记者乘坐“张謇”号科考船再次来到拉包尔，这座火山已经停止了冒烟，黝黑的身躯已变得柔和安静，在周围山脉之间已不再显得那么突兀。

目前，“性烈如火”的汤加火山喷发，表明该地火山口已经苏醒，喷发活跃期可能持续数周甚至数年，尚不清楚是否达峰值，更不知何时才能安静下来。如果再度喷发，汤加有可能遭到海啸、暴雨、洪水和强风等“灾害链”的破坏性侵袭。专家呼吁国际社会加强对汤加受灾人民的援助，同时加强监测，做好迎战更多“灾害链”的准备。