龙脉圣山竟然是中国的火山之王?

  2022年1月15日

  南太平洋岛国汤加

  一场毫无征兆的火山喷发

  震惊了世界

  这是全球近三十年来

  威力最大的火山喷发

  (汤加火山喷发的卫星影像,长白山未来可能会发生不亚于此的大爆发,图源@NASA)

  

  震撼之余

  人们也开始思考

  我们身边是否还有类似的危险分子

  答案是肯定的

  公元946年秋

  中国东北大地之上

  一声巨响声震寰宇

  一个烟柱直冲苍天

  沉睡已久的超级火山突然觉醒

  长白山

  爆发了

  (远眺如今的长白山,摄影师@朴龙国)

  

  这是长白山有史料记载以来

  最猛烈的火山喷发

  也是中国近万年来规模最大的火山喷发

  及全球两千年来规模最大的火山喷发之一

  巨大的力量

  让山顶变得支离破碎

  (请横屏观看,长白山航拍图,图片来源@视觉中国)

  

  火山灰漂洋过海

  数日之后

  如雪花般散落在日本

  人们在惊异之余

  也将此怪象载入史册

  (下文出自日本史料《兴福寺年代记》,

  因风向、政权分立等原因,中国史料未见文字记载)

  

  “十月七日夜,白灰散如雪”

  (请横屏观看,长白山946年喷发火山灰影响范围示意,这次喷发也被学界称作“千年大喷发”,制图@陈志浩/星球研究所)

  

  但是

  这样的喷发在长白山的历史上

  并不鲜见

  长白山究竟是怎样一座火山?

  危险的火山喷发

  又对我们意味着什么?

  让我们首先聚焦地下深处

  寻找答案

  01 

  火山之王

  6600万年以来

  太平洋板块俯冲至亚欧大陆之下

  并在地下约600公里处停滞

  释放出大量水分

  水分降低周围岩石的熔点

  促使岩石熔融

  产生大量岩浆

  (请横屏观看,板块俯冲作用及长白山岩浆起源示意,制图@王申雯/星球研究所)

  

  随后

  高温的岩浆开始上浮

  聚集在地下不同的深度

  形成一个个囊状空间

  是为岩浆房

  (岩浆运动和岩浆房形成示意图,制图@杨宁/星球研究所)

  

  在最近的几千万年里

  这个庞大的岩浆系统十分活跃

  在中国东北到处喷发

  引发此起彼伏的火山活动

  约500万年前

  新一轮岩浆喷发

  出现在今日的吉林省东南部

  长白山的成长

  自此开始

  (长白山及东北新生代火山区分布示意,新生代是6500万年前至今的地质年代,制图@陈志浩/星球研究所)

  

  在随后的成长历程中

  由于岩浆的特性不断变化

  长白山的面貌

  也发生了极大的改变

  在长白山诞生之初

  岩浆直接源自地幔深处

  温度高、粘度低、流动性好

  喷出地表后四处溢流

  甚至能像河流一样蜿蜒

  (2021年冰岛格尔丁戈火山喷发时的熔岩喷泉和熔岩流,是典型的低粘度岩浆喷发的场景,仅作参考,图片来源@视觉中国)

  

  经过长期喷发后

  熔岩在广大的面积里流淌、堆叠

  一个大致以长白山为中心

  半径约60千米

  面积约12000平方千米的

  熔岩台地就此形成

  (长白山地区熔岩台地范围示意;图中为当下而非刚形成时的地形,仅作范围示意,制图@陈志浩/星球研究所)

  

  它是长白山的雏形

  时至今日

  其上早已绿树成荫

  但是我们仍可以

  在少数深邃的河谷里

  窥见古代熔岩台地的独特风景

  (望天鹅十五道沟的玄武岩柱状节理,是古代熔岩台地上形成的地质构造,摄影师@崔瀚予)

  

  随着时间流逝

  微妙的改变

  在地下深处出现了

  岩浆房周围的岩石

  逐渐被高温岩浆熔化

  导致一些新的化学成分加入岩浆

  而伴随着岩浆缓缓冷却

  一部分高熔点矿物也率先结晶析出

  沉淀到岩浆房底部

  这些变化

  最终导致岩浆变得

  粘稠

  (岩浆房中岩浆演变示意,实际情况中这些过程往往同步发生,并无明确的先后顺序,制图@王申雯/星球研究所)

  

  粘稠的岩浆

  在早已成型的熔岩台地上

  以更剧烈的方式喷出

  产生大量的火山灰、火山弹等

  火山碎屑物

  (2022年2月意大利西西里岛埃特纳火山的斯通波利安式喷发,仅作参考,落在火山口周围的物质统称为火山碎屑,图源@视觉中国)

  

  熔岩和火山碎屑

  堆积在喷口附近

  逐渐形成锥状的山体

  分别在距今约300万年和200万年前

  先后开始形成长白山火山的两位邻居

  望天鹅火山炮台山火山

  (长白山火山群主火山分布,望天鹅火山位于中国境内,炮台山火山位于朝鲜境内,长白山则为两国共有,制图@陈志浩/星球研究所)

  

  随后

  约100万年前

  主喷口继续转移

  长白山的锥体

  开始真正浮现在历史的长河里

  (长白山火山锥形成示意,制图@王申雯/星球研究所)

  

  约5万年前

  长白山的高大火山锥大体形成

  此时的它

  应是更似富士山的锥形火山

  其山顶海拔超过3000米

  相对高度至少2500米

  放至今日足以傲视中国所有火山

  及众多传统名山

  (日本富士山具有典型的锥状外形,图片来源@视觉中国)

  

  但这番景象维持得并不长久

  约五百万年的时光过去

  长白山地下的岩浆已变得

  极度粘稠

  粘稠的岩浆不断上涌

  往往还未来得及喷发

  顶部便已率先冷却

  就像一个瓶塞堵住了火山口下方的通道

  于是

  岩浆中的气体无处散溢

  积聚在地下

  把长白山变成

  “超级高压锅

  终于有一天

  “高压锅”的压力突破极限

  超级喷发开始了

  (2015年智利卡尔布科火山喷发,火山灰冲上20km高空,属于普林尼式喷发,仅作示意,长白山历史上的超级喷发规模远比它更大,图源@视觉中国)

  

  气体裹挟着岩浆冲向蓝天

  岩浆变成细小液滴

  冷却成细腻的火山灰

  并与其他高温碎屑、气体

  构成火山喷发柱

  直冲数万米的高空

  持续数小时或数日

  直到地下气体完全释放

  火山喷发柱后继无力时

  巨量的碎屑从高空落回地表

  堆积在火山口四周

  转变为疏松多孔的浮岩

  (长白山天池北侧天文峰,灰黄色的山体是古代超级喷发后堆积的浮岩,其中混杂着黑色的熔岩碎块,摄影师@邱会宁)

  

  更多的火山灰

  则顺山势倾泻而下

  化作灼热的洪流

  像雪崩一样冲向四方

  是为火山碎屑流

  印尼的锡纳朋火山喷发时,注意右下方沿山沟涌下的火山碎屑流,仅作示意,长白山946年喷发的火山碎屑流规模要大得多,图片来源@视觉中国

  

  万物皆被

  吞噬、掩埋

  如今我们仍能从长白山的部分河谷中

  看到火山碎屑构成的厚厚岩层

  (长白山锦江峡谷两侧的古代火山碎屑地层,摄影师@翟东润)

  

  大片森林被掩埋后

  在数百度高温的火山灰里焖烧

  形成炭化木

  (长白山南坡炭化木遗址,摄影师@朴龙国)

  

  如此规模的超级喷发

  在长白山最近几万年里的历史里

  并非只有一次

  而是反复出现

  超级喷发逐渐耗尽了

  岩浆房上部的物质

  山体巨大的重量失去支撑

  火山口周围的岩石逐渐塌陷

  慢慢形成巨大的破火山口

  蓄水成湖

  天池诞生了

  (火山口湖形成示意,长白山天池即是火山口湖,制图@王申雯/星球研究所)

  

  公元946年的“千年大喷发”

  正是长白山最近的一次超级喷发

  火山喷发柱高达约25千米

  火山碎屑流席卷四周

  最远到达50千米以外

  波及近2430平方千米的地域

  而天池水倾泻出来的洪水

  则影响到更远的地方

  (长白山火山碎屑流灾害范围示意,制图@陈志浩/星球研究所)

  

  在随后的几个世纪里

  长白山又继续发生了几次小喷发

  才最终暂时平静下来

  曾经超过3000米的锥形山顶消失

  化作2700米左右的16座山峰

  与一池深邃的湖水

  共同组成了

  我们今日看到的长白山

  (长白山十六峰示意图,图中十六峰名称为清朝刘建封于1908年命名;目前部分山峰名称有所变化,如华盖峰已被称为天文峰,制图@陈志浩/星球研究所)

  

  超级喷发

  使长白山成为中国的“火山之王

  约2700米的高度

  也使长白山成为中国东北第一高山

  但是

  极致的危险之外

  暂时平静下来的长白山

  凭借着雄伟的身姿

  还要展现给世人

  更多的美丽

  02 

  东北水塔

  在现代长白山

  火的力量暂时偃旗息鼓

  舞台上真正的主角是

  

  长白山身处近海之地

  深受太平洋水汽的影响

  而2700多米的高度

  让水汽得以在爬升中冷凝

  化身云雾萦绕山间

  (请横屏观看,长白山的山顶云雾,摄影师@卓永生)

  

  这里的年平均降水量约为1000毫米

  山顶更是可高达1300毫米

  相比于许多江南地区也毫不逊色

  是东北降水最丰富的地区之一

  (吉林省年降水量分布示意,制图@张威/星球研究所)

  

  加之长白山地处北纬42度

  冬季漫长而且严寒

  在高海拔低温的加成下

  水汽能够快速冻结成小冰晶

  于是长白之雪细小如粉末

  积雪蓬松、干燥且厚重

  (长白山望天鹅风景区的积雪,图片来源@视觉中国)

  

  山顶的积雪

  可以从每年10月存续到来年6月

  达9个月之久

  “长白“一名

  或许便来源于此

  (银装素裹的长白山,摄影师@朴龙国)

  

  而在山下的河流湖泊中

  水面无法冻结的地方

  也提供着源源不断的水汽

  一旦遇到冰冷的树枝

  它们便凝结其上

  形成雾凇

  为长白山平添几分魔幻色彩

  (长白山魔界风景区的雾凇,摄影师@王智超)

  

  丰富的降水

  令天池湖水充盈

  逐渐形成

  南北长约4400米、东西宽约3370米

  平均深度204米、最深处达373米

  储水总量约20亿吨的巨大湖泊

  是为中国最大的火山口湖

  以及中国最深的湖泊

  (天池与中国部分著名湖泊水体特征对比,制图@王申雯/星球研究所)

  

  在天池的北侧

  湖水从唯一的缺口流出

  形成乘槎[chá]

  (长白山天池出水口景观,图片来源@视觉中国)

  

  但乘槎河十分短小

  仅流出1250米便遇到断崖

  跌落成落差68米的

  长白瀑布

  (长白山瀑布秋季景观,摄影师@刘兆明)

  

  即使在隆冬时节

  天池全湖冰封

  但乘槎河水依旧流淌

  令长白瀑布也继续澎湃

  (冬季的长白瀑布也会继续流淌,摄影师@任琳)

  

  瀑布之下

  流水游荡于山谷之间

  顺山势蜿蜒而下

  松花江的源头二道白河

  就此形成

  (二道白河峡谷,摄影师@付明)

  

  它是松花江的源头

  除此以外

  长白山充沛的降水

  还在东坡和南坡

  分别孕育了

  汇入日本海的图们江

  和汇入黄海的鸭绿江

  (长白山地区流域示意,仅标出了鸭绿江流域、图们江流域以及包含松花江的黑龙江流域,制图@张威/星球研究所)

  

  于是

  诞生于火海的长白山

  凭借着自身高度和近海的有利位置

  成为东北的“三江源”

  是名副其实的东北水塔

  众多干流和支流交织成密布水网

  覆盖千里之域的同时也形成了

  大大小小的湿地

  形形色色的湖泊

  (长白山绿渊潭,摄影师@王智超

  

  流水也渗入地下

  经过火山岩层的过滤而变得纯净

  并从火山岩里溶解出

  丰富的硅、钙、钠、镁等矿物质元素

  形成优质的偏硅酸矿泉水

  (长白山冰水泉,摄影师@邵梓轩)

  

  丰富的水资源

  让这座火山显得柔和起来

  更滋养了生灵万物

  续写着长白山的传奇

  03 

  万千生灵

  最近五万年来

  长白山周围的生灵

  曾饱经火山喷发磨难

  万幸的是

  “千年大喷发”之后

  大规模的火山喷发不再

  被岩浆毁灭的大地

  逐渐恢复生机

  (长白山北坡的古代熔岩流,形成于至少5千年前,盘山路在它的映衬下显得十分纤细,摄影师@线云强)

  

  高温的火山灰冷却以后

  其疏松多孔的质地

  非常利于植物根系的生长

  微风和飞鸟带来树木的种子

  高大树木便在火山灰中扎根、生长

  无需地衣和苔藓等拓荒植被的参与

  便可快速重建生态

  (西班牙拉帕玛火山,在古代喷发产生的火山灰上,森林快速复苏,这一现象仅出现在火山灰广泛覆盖的地方,对于熔岩冷却形成的岩石山体,仍需要地衣和苔藓首先把岩石改造成土壤,仅作参考,图源@视觉中国)

  

  流水则溶解出火山灰里丰富的

  钾、钙、镁等营养元素

  供植物吸收生长

  于是在火山灰覆盖的荒芜之地

  树木逐渐茁壮茂盛

  (长白山西坡锦江大峡谷两侧,暴露出古代超级喷发时堆积的火山灰地层,森林在火山灰上茁壮生长,摄影师@邵梓轩)

  

  第一批树木站稳脚跟后

  枯枝落叶加速对火山灰的改造

  冬季严寒的气候

  微生物难以将其分解完全

  于是积累大量腐殖质

  它们与火山灰结合

  发生复杂的物理、化学作用

  一方面加快火山灰分解

  促使各种元素释放出来

  另一方面不断改变火山灰的质地

  形成更加疏松透气透水的土壤

  随后

  森林如绿色的浪潮

  再次蔓延开来

  “长白林海”重现于世

  (长白山北坡地下森林,生长在被火山灰摧残过的山谷里,摄影师@乔力)

  

  长白山

  终从寥寥寂静走向勃勃生机

  不同的植物群落

  在不同海拔形成了四个植被带

  (远眺长白山,可看出森林随海拔变高而发生的树种变化,直到最后消失,摄影师@陆雨春)

  

  海拔1100米以下

  红松、沙松、白桦等广布于此

  构成了针阔叶混交林带

  深秋时节五色斑斓

  正是一年最美时

  (针阔叶混交林,摄影师@邵梓轩)

  

  海拔1100-1800米处

  气温有所下降

  云杉、冷杉、鱼鳞松等是这里的主宰

  构成暗针叶林带

  松杉直立、苔藓遍地

  (暗针叶林,摄影师@朴龙国)

  

  海拔1800-2100米处

  则是岳桦林带

  这里愈发寒冷

  并时有大风来袭

  年平均风速6-8m/s

  8级以上大风日数可达200天以上

  强劲的西风让树木弯曲

  宛若森林舞者

  摇曳身姿、灵动优雅

  (岳桦林,长白山上的岳桦林是中国境内分布最广的,摄影师@李星志)

  

  海拔2100米以上

  是长白山最寒冷的地带

  此处风力亦是最强

  如2400米以上的山顶区域

  8级以上大风日数可达280天以上

  矮小灌木和苔藓地衣成为了主要的植被类型

  是为高山冻原带

  夏季来临万花盛开

  天池湖畔更是光彩夺目

  (请横屏观看,天池与冻原上的鲜花,摄影师@宋延文)

  

  而被群山合围的长白山

  也让众多特有种、珍稀物种

  在此孕育

  (长白松,又名美人松,原为国家一级保护野生植物,后因保护得当、数量恢复快,2021年9月调整为二级,摄影师@邵梓轩)

  

  繁茂的植被也吸引着动物们到来

  广阔的横纵空间

  则提供了多样化的栖息之地

  于是常有珍禽停驻树梢

  (花尾榛鸡,摄影师@朴龙国)

  

  也有异兽漫步林间

  (梅花鹿,拍摄于长白山,摄影师@高鹏飞)

  

  许多动物

  选择在温暖时节活动

  避开了严酷的漫长冬季

  (中华秋沙鸭,摄影师@冯江)

  

  但漫漫严寒

  也让长白山的生灵们

  演化出各种御寒的本事

  如厚厚的脂肪

  又如温暖的皮毛

  (东北虎,拍摄于横道河子东北虎林园,仅示意;野生东北虎曾经广泛分布于长白山,如今仅分布于长白山支脉的老爷岭区域,是我国野生东北虎现存的唯一栖息地,在这里建立了东北虎豹国家公园,摄影师@李禄)

  

  海拔越高、气候越寒冷的地方

  此等特征越是明显

  肥嘟嘟、毛茸茸的样子让人顿觉温暖

  如暗针叶林带的紫貂

  (紫貂,摄影师@孙晓宏)

  

  又如岳桦林带和高山冻原带中的

  高山鼠兔

  (高山鼠兔,摄影师@王智超)

  

  丰富多样的动物

  让长白山的生态更显活跃

  据不完全统计

  长白山保护开发区有野生植物2277种

  包括高等植物1727种

  占东北地区的70%以上

  野生动物1225种

  包括脊椎动物370种

  约占吉林省的70%

  其中不乏难以得见的珍稀物种

  (长白山保护开发区部分珍稀动物示意,拍摄于长白山动物有梅花鹿、紫貂、中华秋沙鸭、黑熊、棕熊、水獭、马鹿、松雀鹰、苍鹰,其余为示意,制图@罗梓涵/星球研究所,摄影师@李禄、朴龙国、程斌、冯江、刘璐、星智-自然影像中国、奚志农-野性中国、谢振清、商睿、徐永春)

  

  就这样

  重归平静的长白山

  再次绽放出勃勃生机

  但是

  长白山并不会永远平静

  极致危险与极致美丽

  将永远相伴相生

  04 

  圣山未来

  丰富的自然资源

  让以长白山为主峰的长白山脉

  成为东北人民自古以来

  生活繁衍的宝地

  (丸都山城下墓葬群,丸都山城是高句丽时代最为典型的早、中期山城之一,地处吉林省通化市集安市,位于长白山脉中的丸都山,摄影师@孙洪国)

  

  清代满族

  更视长白山脉为“龙脉”

  让其地位在清代空前绝后

  而清朝统治者对长白山采取了封禁政策

  也使长白山在很长的历史时期里

  保持了相对原始的自然风貌

  新中国成立之初

  为了建设一个百废待兴的国度

  包括长白山林海在列的东北林地

  曾遭受不同程度的砍伐

  但很快

  人们意识到保护长白山独特生态的意义

  于1960年建立了长白山保护区

  为今天的我们

  保留下一个相对原生态的长白山

  (长白山与白头山生物圈保护区,长白山与白头山保护区分别于1979年和1989年被批准加入联合国教科文组织所构建的世界生物圈保护区网络,制图@张威/星球研究所)

  

  持之以恒的守护

  换来的是长白山不类他山的独特风光

  大量游客为此吸引

  纷至沓来

  人们来此

  感受天池花园的美丽

  (天池与湖畔花朵,摄影师@常建儒)

  

  感受火山蕴藏的炽热

  (长白山北坡聚龙温泉与游客,摄影师@胡英飚)

  

  感受原始森林的神秘

  (请横屏观看,秋季的长白山森林,摄影师@付明)

  

  也会在冬季

  直面严寒的挑战

  拥抱这一山最极致的白雪

  感受长白山的狂野

  (请横屏观看,长白山冬季景象,摄影师@任琳)

  

  长白山的美景让人流连忘返

  但是美丽的外表下

  依然隐藏着危险

  为了监测长白山的未来喷发风险

  人们在1999年

  建立了长白山火山监测站

  并不断完善监测设备和力量

  让科学家们得以倾听长白山深处的“脉搏”

  预判喷发的到来

  制订应对喷发的防灾减灾策略

  (长白山监测台网示意,制图@张威/星球研究所)

  

  在随后的2002-2005年

  科学家们发现

  长白山的微地震日渐频繁

  火山气体释放增多

  山体发生微弱变形

  就连泉水温度也有所升高

  这些都是地下岩浆重新活动的征兆

  (长白山北坡聚龙温泉,长白山的监测者会定期检测泉水温度,摄影师@张扬)

  

  虽然此后长白山最终又归于平静

  但我们无法就此放松

  因为我们无法预知

  未来它会在哪一天

  再度展现地球深处的原始力量

  (初冬的长白山景象,摄影师@仁甲看见)

  

  我们只有加强对长白山的研究和监测

  有了科学的守护

  才能少一分面对未知的不安恐惧

  多一分直面灾害的镇定自若

  并将火山喷发造成的损失降到最低

  (2021年10月30日,西班牙拉帕玛火山喷发后,被火山灰掩埋的房屋和村庄,仅作示意,图片来源@视觉中国)

  

  长白山

  这个中国最高大的活火山

  这个哺育无数生灵的东北水塔

  这个风景万千的极致山地

  它是让人如此喜爱

  却又让人如此恐惧

  因为

  极致危险创造了极致美丽

  也可能随时会将美丽

  付之一炬

  这或许就是

  大自然

  (请横屏观看,远眺长白山,摄影师@卓永生)

  

  撰文:山月楼    编辑:云舞空城、所长

  图片:潘晨霞    地图:陈志浩、张威

  设计:王申雯、罗梓涵、杨宁

  审校:云舞空城、左口、河边的卡西莫多、陈静怡

  头图、封面摄影师:仁甲看见

  特别鸣谢

  长白山摄影家协会

  本文主要参考文献

  可滑动查看

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  来源:星球研究所

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