火山爆發的電性特徵《解開自然謎團的真相》長篇連載（39）

——用中國智慧解讀大自然的奧秘

作者：張寶盈

（本書已由華齡出版社於2020年10月出版發行，書名《探索自然之謎全三冊》上冊《天地自然》）轉載請註明出處，謝謝

（接上篇）

3。火山爆發的電性特徵

正是由於火山爆發也是因帶電粒子的積累形成穩態磁場，洛倫茲力引發迴旋共振導致的，同時，帶電粒子迴旋共振也是一個高效起電機制，龍捲風的快速旋轉和強烈摩擦也會產生大量帶電粒子。所以在火山噴發時往往也會出現大量的電現象。如“W·漢密爾頓（Hamilton）先生描述了1779年在義大利維蘇威火山一次大爆發後數小時內所出現的奇景：‘那天天空里布滿了流星，宛如人們常說的‘流星雨’。它們的執行軌跡通常是呈水平方向的，在長空中劃出一道道明亮奪目的光線，但轉眼之間都又暗淡了下來，消失的無影無蹤。’……火山爆發時伴隨出現的發光和放電現象被描述的令人驚訝不已。”Poulett scrope先生對於1822年發生的火山爆發中所出現的種種現象做了類似的描述。另外，W·漢密爾頓先生對於1794年另一次火山爆發又做了如下描述。他說：“在這次火山爆發期間，我和其他幾個同伴，見到了在1779年火山爆發中所見到的同樣現象。那就是在那些巨大的火山雲團間，有閃電現象出現。除此之外，我們還看到天空中出現了火球，其中有一些特別大。它們在空中會自行爆破，噴發出許許多多的電火花。（W·B·clarke《自然史雜誌》1834年7卷301頁）［12］

另外，珀萊山近代噴發的記載中也有類似情形：“下午11點，從珀萊（Pelee）山上向各個方向射出電光，Z字形的閃電和微紅色光球交替或同時出現，這些光球上升、爆裂，迸射出火星和長長的射線。往西南方向，遠處是另一個大的電能中心。（H·A·Alford Nicholls《自然》1902年66卷638頁）［12］

發光雲也是火山噴發時的一種常見現象。……發光雲降落下來的物質，常由多孔質的熔岩碎片和其他細粉所組成。［1］

這樣的發光雲，正是火山中被電離的物質離子噴入大氣層後形成的等離子體雲，這種等離子體雲發生複合後生成多孔質的熔岩碎片和細粉。

另外，資料表明，火山爆發時常常伴有地下類似打雷的轟鳴聲，如：1815年4月5日印尼通博羅火山爆發，

巨大的轟鳴聲響徹東南亞，爪哇、蘇門答臘、婆羅洲和摩鹿加群島。

……爆炸後的火山口不僅噴出火紅的岩漿，

而且不時發出一陣陣的奇怪嘯叫。

……

1883年8月26日，印尼喀拉喀托火山爆發時，

從火山下面傳出一陣強似一陣的轟隆聲和地下震動，

遠在200多千米之外的雅加達居民以為聽到了雷電的轟鳴……

1902年4月下旬，聖皮埃爾島上的培雷火山爆發前，

“地下傳來一陣緊似一陣的轟鳴和地面的顫動，

……5月7日傍晚時分，山上的爆炸聲彷彿連天的炮火，震耳欲聾。……

從火山口噴出的熾熱岩漿帶著令人恐怖的嘯叫聲向周圍溢流著。

……

1983年3月28日，義大利西西里島上的埃特納火山，

“發出雷鳴般的咆哮，

噴吐出赤紅的巨石和岩漿，熾熱的灰渣與濃煙向上衝到幾千米以外的高空。［13］

位於加勒比海馬格達雷納河河口對岸的扎姆別泥火山（哥倫比亞）在1870年的噴發，從外表上看像一個噴煙火的山，其火柱照亮周圍30千米的地區。

強大的地下轟隆聲發生在噴發之前，

隨之升起巨大的煙柱。［8］

冰島火山在閃電中爆發

美麗壯觀的火山閃電

印尼錫納朋火山罕見閃電現象

智利火山爆發

智利普耶韋火山大爆發

智利普耶韋火山大爆發

每一張照片都充分顯示了火山爆發的電性特徵

可想而知，當地下發生龍捲風和閃電時，必定會發出“一陣強似一陣的轟隆聲”，發出“奇怪嘯叫”。這樣的“一陣強似一陣的轟隆聲”也證明火山是地下龍捲風導致的，而不是岩漿房噴發導致的。

許多科學觀測資料也充分表明了火山爆發的電性特徵。在火山噴發前後觀測到地磁、地電的異常變化。如：在伊豆大島火山噴發的前幾年，開始出現地磁場的異常變化。噴發時，總磁場強度發生了急劇變化（由於一切磁場都是由變化的電場引起的，所以磁場的變化即標誌著電場的變化）。在橫跨中心火山噴火口的測量路線上，用直流電法進行重複地電阻率測量發現，在火山噴發前大約一年開始出現異常；在火山噴發前三個月異常達到極大值。

1986年10月，即噴發前一個月，（用感應法觀測的電阻率變化）自中心火山口向南西西和北東東方向出現一個低值視電阻率帶。［14］

日本火山噴發時，曾在250 km以遠，測得負電位梯度達到-1200V/m。［15］

在火山噴射時，可以觀測到像閃電那樣的閃光，伴隨有射電噪聲發射。［15］

最大的最活躍的閃電產生源是由強烈火山噴發所產生的巨大的雲，這些雲可以穿透到平流層，超過30 km的高度。［15］

日本學者研究發現，在活火山的正下方低速帶從上地殼到楔形地幔100—105 km深度範圍內連續分佈，其厚度大約為50 km，……另外還發現火山的下方中上地殼記憶體在P波速度慢異常區。［7］

如所周知，所謂低速帶是指地震波傳播速率相對較低的區域，低速區同時也是低電阻區，表明在這樣的區域中聚集著濃度較高的等離子體。在進行過電磁觀測的地震區也都發現了這樣的低阻（低速）帶。

另如，

阿拉斯加的火山在爆發前，都會發出驚天動地的隆隆聲。

透過火山爆發的預測系統發現，這是因為火山內部存在的電流引起的磁性變化而產生出來的。［16］

其次，火山噴發的一個很常見的突出特徵是：氣體的噴出量是非常巨大、相當驚人的，有時甚至佔到噴出物的99%。如1815年4月5日，坦博拉火山突然猛烈爆發，……從火山中噴發出極大數量的氣體和火山灰，……噴出的火山灰總量達五、六百億噸之多，火山爆發後，火山灰連續三天在480千米範圍內遮黑了天空，……估計在噴發物總量中，氣體及各種飛散物質佔99%以上，而熔岩還不到1%。［1］

1854年蘇聯勘察加半島上的舍魏路奇火山噴發時，大量的火山灰漂浮在火山口周圍50千米內的高空，濃黑的火山灰遮天蔽日，使那一帶的白天變成了伸手不見五指的黑夜。1883年印度尼西亞的喀拉喀托火山爆發出的火山灰，曾飛渡太平洋，直飄到北美洲，並且幾乎將整個日本的天空蓋住，使白天全無日光。［1］

日本櫻島火山噴發時，噴出的氣體總量分別是：H2O7500—15000t/d；HCI180—360t/d；SO21000—2000t/d；CO21100—2200t/d。［3］

我們知道，火山噴發的熔岩主要有玄武岩（最常見的火山熔岩）、安山岩（僅次於玄武岩的常見熔岩）、流紋岩、粗面岩等。玄武岩、安山岩、流紋岩的主要成分都是二氧化矽，那麼這些埋藏在地下的主要由二氧化矽組成的岩層因高溫而熔化時怎麼會產生如此巨量的水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫、硫化氫等等之類的氣體呢？這是既無理論推導來說明，也無實驗來證實的現象。

而地內聚集的大量等離子體的共振複合，則可以形成氣態、液態、固態三類物質。足以產生如此巨量的氣體。當存在較多的氫離子、氧離子、氯離子、硫離子、碳離子時，就可以複合為H2O（水蒸氣）HCI、SO2、CO2等等。

值得注意的是，火山爆發時常噴出一種特殊物質——浮石。浮石具全玻璃質結構，尤其重要的是，浮石充滿氣泡，比重很小，能浮於水面，故名。如我國的長白山天池火山爆炸性噴發時就曾噴出大量浮石。另外，火山渣也是暗黑色多孔狀熔岩。火山為什麼會噴出充滿氣泡的浮石和火山渣呢？正是由於等離子體複合時，同時會複合為氣體和固體物質，所以會在浮石和火山渣中形成氣泡。

此外，地面形變也是常見的火山噴發前兆。1943年末，在日本北海道有珠火山山麓東南方的田野上，發現地面緩慢地隆起，以後隆起逐漸向偏北方向移動，到次年6月，有珠火山第一次爆發。其後，火山爆發和地面隆起不斷髮生，最後形成了高達150米的屋頂型山丘，稱為屋根山。1944年11月，從屋根山頂的中央開始拱起火紅的、粘性很大的熔岩柱，到1945年9月，又拱起一座高110米的穹窿狀山峰，這座山峰和屋根山統稱為昭和新山。［1］

正是由於帶電粒子迴旋共振的造物機制和地內積聚的大量等離子體複合為氣態、液態、固態物質後，才使地面不斷隆起，並最終形成山峰。這也是一次典型的造山過程。

同強烈地震能形成“地震湖”一樣，地內迴旋共振的造物機制和起電機制以及積累的大量等離子體複合為水後，也可以形成“火口湖”，如著名的長白山天池。

應該看到，對火山爆發及地震而言，不僅僅受電離層、磁層與地球表層的電磁共振的控制，還存在顯著的地電化學作用。整個地球猶如一塊巨大的電池，環太平洋、環地中海火山、地震、溫泉帶是這塊巨大電池的正極，環大西洋帶則是它的負極。

（未完待續，接下篇）

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