超级火山爆发带来无夏之年生物灭绝还有油气和你的钻戒

　　位于南太平洋岛国汤加以北约65千米的海底火山，于1月14日开始陆续有火山喷发，直径近500千米的火山云团直冲20千米高空，产生巨大冲击波穿过半个地球，引发巨浪和海啸传遍太平洋。
　　火山学家称这次汤加火山爆发千年一遇，我们恰好赶上了。
　　此次汤加火山爆发的VEI（火山爆发指数）可能达到6级。而1815年印尼坦博拉火山爆发达到7级，导致1816年成为无夏之年。
　　那些VEI达到8级的超级火山，会给地球生命带来什么致命灾难和特殊礼物？
　　地幔热对流导致火山喷发示意图
　　超级火山爆发致全球无夏之年
　　灾难与火山爆发如影随形。
　　此次汤加海底火山史诗级喷发，释放的能量堪比1000枚广岛原子弹，但还称不上超级火山。通常，爆发物质超过1000立方千米的火山，被称为超级火山。
　　汤加火山爆发瞬间
　　超级火山的爆发可以瞬间改变全球，甚至威胁人类文明。它们喷洒出的火山灰扩散范围可达方圆数千千米，火山灰中的含硫物质会导致大气中的硫酸含量达到2000兆4000兆吨，相当于全球每年所有工业含硫物质排放总量的25倍多，可使海水温度骤降6摄氏度左右。
　　大量的火山灰及火山气体进入大气圈平流层后，会形成火山气溶胶随风系和涡流飘移，持续时间可达1015年之久，可导致太阳总辐射及地表温度降低。观测表明，每次大规模火山喷发会造成地表温度23年的降低。
　　1815年印尼坦博拉火山爆发，造成1816年全球气候异常，纽约州在夏季中期发生霜冻，新英格兰、纽芬兰和拉布拉多则在6月降雪，德国在8月出现霜冻，中国南方地区出现六七月降雪，使1816年成为全球无夏之年。
　　此次汤加火山持续喷发，烟柱超过万米，火山灰已冲入平流层，必将对气候产生一定影响。有专家称，这种影响很有限，因为汤加火山是海底火山，总喷出物只有坦博拉火山的两百分之一，所喷出的40万吨二氧化硫，也只是1991年皮纳图博火山的四十分之一。
　　火山活动是生物大灭绝的主要凶手之一
　　地球历史上发生过无数次生物小灭绝事件，更有5次生物大灭绝事件：奥陶纪、泥盆纪、二叠纪、三叠纪及白垩纪生物大灭绝。其中最惨烈的是二叠纪生物大灭绝，约有90的生物灭绝，地球一度回到了生命刚刚诞生之时的模样。这些生物灭绝事件，火山活动是重要因素。
　　在距今2。5亿年的二叠纪，各个大陆连接在一起，形成盘古超大陆。由于地热存在，使得盘古超大陆逐渐松动，引发超级地幔柱喷发，断断续续持续了几十万年。
　　其间，熔融的岩浆从火山中喷发出，来不及躲闪的生物被瞬间吞没。火山爆发后大量二氧化硫融入大气层，形成硫酸或盐酸落下，致使地球大面积区域寸草不生；火山爆发释放的另一种气体二氧化碳，则导致大量生物窒息而亡，还导致地球温度急剧变化，来不及适应环境的动物也因此倒下。在大灭绝之后的200万300万年，地球逐渐恢复生机。
　　火山喷发与环境气候响应关系示意图
　　在中生代末期，由大陆板块活动引发的全球性火山事件，引起持续性的全球性的火山喷发，产生大量的岩浆、尘埃和有毒气体，直接或间接导致恐龙灭绝。
　　此外，火山活动时，埋藏海底的天然气水合物可能进入非稳定状态，释放出巨量的甲烷气体，进入海水，会使海水处于缺氧状态，导致海洋生物大量死亡；进入大气，会引起气爆、引发火灾，造成陆上动植物大量死亡。更重要的是，甲烷对温室效应的影响是二氧化碳的20倍，会使气候在较短时间内发生重大变化，造成包括恐龙在内的中生代末期生物大绝灭。
　　火山活动带来丰富矿产，包括油气和你的钻戒
　　火山活动也并非一无是处，它可以形成多种矿产资源，最常见的是硫黄矿。陆地喷发的玄武岩常结晶出自然铜和方解石，海底火山喷发的玄武岩可形成巨大的铁矿和铜矿。另外，钻石的形成，包括地热、石油、天然气等能源资源的形成也与火山活动有关。
　　钻石是自然界中最坚硬的物体之一。在自然条件下，钻石形成的过程极其苛刻，所需温度在11001500摄氏度，所需压力只有在地下15万20万米的深度才能达到。目前全世界最深钻探深度才12262米。因此，仅靠人类力量，想从地幔中把钻石采出来，基本没有可能。
　　金伯利岩包裹着钻石
　　火山喷发是把钻石从10多万米的地幔运送到地表的有效途径。在岩浆突破到地面的过程中，包含钻石与岩浆的混合物形成了金伯利岩，喷发到地面后，包裹钻石的金伯利岩破碎，就会露出钻石本体。2019年，巴西一座火山爆发，就从40万米深的古老岩浆中携带出了钻石。
　　火山岩地层在一定条件下可形成非常好的储集层，与深部或周边的烃源岩可能形成有效的油气成藏组合，进而形成火山岩油气藏。自20世纪70年代以来，渤海湾、准噶尔等盆地的火山岩油气勘探取得重大突破。近年来，准噶尔、松辽等盆地发现多个千亿立方米规模的整装火山岩气田，四川盆地二叠纪火山岩也获得天然气勘探新突破，证明火山岩领域蕴含巨大油气勘探潜力。
　　世界火山和地震带展布示意图
　　文字：陆建林（中国石化石油勘探开发研究院高级专家）
　　蔡芃睿（中国石化石油勘探开发研究院主管师、博士）