火山的活跃期与米拉科维奇循环

大规模的火山喷发之后，地球的平均温度会降低。但也可能是大规模的气候变化减缓或加剧了火山的活动。

原则上，任何一次大规模的火山喷发都会影响到我们星球的气候。最能说明问题的一个例子就是1991年6月菲律宾的皮纳杜波火山喷发。当时，100万吨火山硫黄冲入大气层，导致大气中弥漫了大量的固态悬浮微粒（飘浮在空气中直径在0.001～10μm之间的微小颗粒）。它们吸收和折射阳光，导致地球气候出现了剧烈的变化。经过好几年，硫酸盐微粒才逐渐落到地球表面。那次

火山喷发使地球平均温度临时性地降低了0.5℃。

另一个例子是1982年墨西哥埃尔乞卓火山喷发后，地球平均温度在一段时间里下降了0.3℃。

气候的变化是否会影响火山活跃性呢？

德国一个以什捷费·库特罗尔费为首的科研团体——亥姆霍兹基尔海洋研究中心——致力人类生存与环境的复杂关系的科学研究，试图证实这一想法。基于这一出发点，一个不寻常的现象引起了他们的注意。

在长达10年时间里，他们研究了大陆俯冲带的渗透过程。在俯冲带，旧的海洋地壳逐渐下陷到地球的内部。从俯冲带延伸到围绕太平洋周边的地方布满了无数的火山，被称为“太平洋火圈”，是地震、火山高发地带。美国地质勘探局统计，1900年以来，“太平洋火圈”平均每年发生19.4起里氏7.0级以上的地震。2016年以来，“太平洋火圈”地震和火山活动有加剧迹象。“火圈”周围总是积聚着很厚的火山灰和其他物质的沉积层。

地质学家从近46万年间在中美洲太平洋沿岸附近出现的沉积层里发现了一个有趣的现象。这里的火山活动呈现周期性，它们有时长时间处在休眠状态，有时苏醒，持续不断喷发。

为了证实他们的看法，库特罗尔费和他的同事着手实施综合大洋钻探计划（Integrated Ocean Drilling Program），对从太平洋各地采集来的海底底泥（岩芯） 样品进行了研究。这些样品涵盖了我们地球大约100万年的历史。其结论证实了他们的观点：火山有长期平静与持续活跃交替的现象，一个周期约为4万年。

经过详细统计和分析，他们还发现了更为奇怪的现象：火山的活跃期与米兰科维奇循环（Milankovich cycles）不谋而合。

20世纪二三十年代，南斯拉夫地质物理学家米鲁吉·米兰科维奇经过细致的计算，认为远古时期地球的温度随着它从太阳处获取热量的多少而变化。

米兰科维奇的假设直到二战之后才引起重视。20世纪70年代，哥伦比亚大学的地质学家捷姆斯·赫斯、召·依姆伯尼和李科拉斯·什克尔顿确定了近100万年间冰川和气候变化的周期，他的假设才最终得到证实。他们首次计算出一组类变化周期，为10万年、4.1万年、2.3万年和1.9万年，被称为“米兰科维奇循环”。米兰科维奇循环揭示了地球气候的变动规律，以10万年为主要周期，伴随着4万年以及2万年左右的周期，与地球运行轨道的三种变化要素有关。这三个影响因素（偏心率、地轴倾斜度、岁差）使得地球的冰期与间冰期大都与太阳辐射到达地球的量有关。

4.1万年的周期，仿佛对应于火山活跃期，对应于地轴与地球公转轨道摆动平面的倾斜度22. 3°到24. 5°之间的变化周期。

这看似无足轻重的变化，明显地对地球四季的差异起作用。在近100万年间，当大部分旱季都集中在北半球也就是赤道以北时，表现得尤为明显。地轴倾斜得越厉害，地球北部地区的冬季越寒冷。但是，在夏季，那里又特别炎热。地轴倾斜变小，冬夏季就变得不甚分明，冬季无大雪，而夏季在北半球也不會热，雪来不及融化，便形成了逐渐往南方移动的冰川，于是便开始了冰川期。

还是回到我们的火山话题。如果它的活跃周期与气候变化一致，那么，是否可以说气候的变化会对火山活跃产生影响呢？

其实，火山活动影响气候的案例众所周知。如果不拿菲律宾1991年比纳杜波火山爆发为例的话，我们也可以以印尼在近千年中最大的三座火山遗址——1883年的喀拉喀托火山（造成地球平均温度下降），1815年坦博拉火山（欧洲因为它的出现而出现了“无夏季之年”）和1257年的龙目岛火山（2013年科学家才复原了当时喷发的情景，欧洲档案文献里记载了当时的严寒和饥荒）举证，证明火山喷发如何影响到气候。

但是，研究人员收集的事例无情地证实，气候同样影响到火山的活跃，这就意味着气候也会影响到地球内部熔岩的流动过程。

这种影响的原理又是怎样呢？

什捷费·库特罗尔费和他的同仁为我们找到了答案。地球平均温度上升得越明显，冰川融化的速度就越快，海平面也就上升得越高，海水对海底的压力就越大。在海洋地壳较薄的区域，比如与太平洋板块接壤的岩石圈板块，承受的压力同样也会明显增大。海底出现新的裂缝，并逐渐扩大。当这些裂缝延伸到地球表面，越来越多的岩浆汇集在一起并向外释放，最终导致火山喷发。

正像前文所说的，火山的活跃度随着地球平均温度的上升而增加。在寒冷的时候，冰川体积缓慢增长，海平面又逐渐降低，海洋地壳承受的压力也会逐渐减轻，火山喷发减少。

今天，海平面持续上升，但是未必有危险，不会因为全球性的海平面上升而出现一连串的火山爆发。整个地球是个有机的整体。即使海平面持续上升几百年，地球上的火山活跃度也需要经过三四千年才明显上升。用库特罗尔费的话说，这是“水的高明之处”。

“如果说到自然周期，”库特罗尔费强调，“现在我们正处在自然变暖的周期，我们不是还活得好好的吗？火山活跃并不明显。人类活动导致的气候变暖会在多大程度上作用于火山，我们目前还无法预测。但值得注意的是，现在总体上说，全球冰川体积明显要比上一次冰川期终结时小。即使冰川继续减少，海平面也不会上升120米，而仅仅上升约60米。”目前还很难判断这种情况会在多大程度上唤醒火山。

此外，火山活跃度增强是漫长时期内各种因素静态累积的结果，它的表现并不是火山“地毯式轰炸”，也不是连续不断地喷发。换句话说，这种变化仅仅是，假如在之前的1000年里发生3次特大火山喷发，那么在之后1000年里可能增加到7次。

我们很想知道，在10万年左右的时间里，火山活跃与米兰科维奇循环之间是否存在关联。

要知道，地球运转的轨道形状是缓慢变化的，这个变化的周期是10万年。其轨道由椭圆变为近似圆形，之后又重新变为椭圆。所以，地球有时离太阳近些，有时离它远些（如现在地球的轨道呈近圆形）。随着太阳与地球之间的距离变化，地球从太阳获取的能量也会发生些微的变化。那么，在变化的时候，地球上火山的活跃性会增强或减弱多少呢？

总之，要是这种假设——气候确实在数百万年间对火山的活跃性产生影响——可信的话，就可以推出另一个假设：气候同样对地震产生影响。

这也许仅仅是一种大胆的猜想。要知道，到目前为止，我们还没有过任何详细描绘古代地震情况的图像。我们只能泛泛地说“某个时候，地震显然很频繁”或“根据各种情况，地球当时处在平静状态”。我们期待地震学家能给我们描绘出1000万年前的地震情况。