Could global warming trigger geological disasters

　　文/王 经

　　2010年4月14日7时49分，青海省玉树藏族自治州玉树县发生里氏7.1级地震。到目前为止，地震已造成2200多人死亡，上万人受伤。与此同时，冰岛埃亚菲亚德拉冰盖冰川附近的一座火山喷发，不仅使部分冰川融化引发洪水，冲毁了附近道路和桥梁，而且产生的大量火山烟尘严重地影响了欧洲的空中交通，多国机场被迫关闭。对于接连发生的地质灾难，有人说，全球气候变暖会导致更多的强地震和火山爆发；也有人说，气候变化和地震、火山活动之间不存在任何联系。那么，全球气候变暖真的会引发地震和火山爆发吗？

　　气候变化疑似祸首

　　早在2004年12月，印度洋海啸发生后的几天内，互联网上就充斥着各种关于气候变化导致这次海啸的讨论。不少人认为，由于全球气候变暖，使得地下的岩浆升温，地球的温度升高，从而造成地震、海啸和火山爆发。不过，科学家至今没有找到印度洋海啸的发生与海水面升高之间有直接联系的证据。

　　虽然气候变暖引发地震和火山爆发的理论有些牵强，但是其中包含的一些理论还是值得人们思考，即气候变化与极端的地质事件是紧密联系在一起的。英国气候学家理查德·贝茨说：“这是一个全新的学术研究课题，可能会取得有趣的结果。之前我们假定气候变化和这些事件无关，但不妨推测两者之间其实可能存在一些关系。从长期、大量的气候变化研究中，可能会看到一些效果。”不过，贝茨表示，目前没有证据显示当前的全球平均气温上升与中国的地震和冰岛的火山爆发有关。

　　2009年9月，英国伦敦曾召开了一个关于“气候对地质和地貌的影响”的研讨会。与会专家认为，气候变化会打破地球的微平衡和诱发地质灾害。他们指出，在远古时代，大气的巨幅升温就曾和地质变化有关。对于未来几十年的全球气候变暖会不会导致类似的地质变化，虽然目前下定论还为时过早，但是已经有足够的证据说明必须严肃对待这个问题。如果全球气候变暖不能被遏制的话，人类面临的绝不仅仅是一个更加炎热的未来，而且是一个地质灾害频发的未来。

　　水与冰对地壳的影响

　　地质学家指出，气候和地壳之间的相互联系主要是通过地球上的水－冰转换进行的，水和冰给予地壳的压力是需要考虑的主要因素。1立方米的水质量为1吨，而1立方米冰的质量为0.9吨。如果向地面倾倒1000米厚的冰盖，或者从海洋中移去等体积的水，都会造成地壳岩石所受到的压力和张力的变化。因此，水和冰在地壳上的改变会引起地震和火山爆发自然并不奇怪。

　　一般情况下，地面上的水和冰对地壳的作用并不明显。但是，如果出现一些极端的、突发性的气候变化，这种作用就会变得明显，比如在冰期的开始和结束，再比如我们面临的未来的全球气候变暖。在这样的情况下，岩石所受到的压力和张力会发生较大的改变，其内部的力的平衡被打破，就很容易引起地震和火山爆发。

　　类似的事情在地球历史上发生过多次。在过去的65万年中，地球上大约出现过7次较大的冰期，当时南北两极的冰盖大大超过今天。由于大量的水被冻在海洋中和大陆上，水资源在地球上的分布大大改变，海水面大幅下降。其直接后果就是地壳所受到的压力和张力发生改变。当冰盖融化时，水在地球上再次被重新分配，而地壳所受到的压力和张力又随之发生变化。在这些频繁的变化中，地壳很容易产生新的断层并诱发更多的地震。

　　1970年，澳大利亚国立大学的约翰·查普尔研究了冰期的循环与火山爆发频率的关系。从最近一次冰期结束(距今1万年前)地球开始变暖算起，冰岛经历了4次剧烈的火山爆发，这被认为是冰盖融化导致地壳内的岩浆所受到的压力变化的结果。美国北卡罗来纳大学的研究人员对美国加利福尼亚州北部地区进行研究发现，过去80万年中这里也出现过类似的事情。此外，在美国喀斯喀特山脉和安第斯山脉中的中纬度冰川的进退也与火山活动的增强有着一定的联系。

　　地震活动与火山爆发有点相似。瑞典科学家指出，在过去的冰期中，地壳所受的压力和张力的平衡发生变化，触发了斯堪的纳维亚半岛上的地震，类似的事情在苏格兰和北美也都曾发生。此后，加拿大科学家进一步指出，这种效应在今天依然存在。他们特别说明，北美大陆应力的回弹可能是1811－1812年之间美国新马德里大地震的主要原因。

　　气候变暖不容忽视

　　在今天，全球气候变暖的影响开始显现出来。2004年，美国国家航空航天局的地球物理学家珍妮·索伯和美国地质调查局的地质学家布鲁斯·莫尔纳指出，阿拉斯加州西南部的冰川快速消融使得该地区地壳所受到的压力发生变化，从而导致了1979年当地的7.2级大地震。“这种事情将来还会继续发生。”他们警告说，“在那些与阿拉斯加州相似的地区，评估地震威胁的时候，必须将地震和冰川融化之间的联系考虑进来。”这对那些冰川和断层并存的地区具有很重要的意义，比如阿尔卑斯山脉、喜马拉雅山脉、落基山脉、安第斯山脉以及新西兰的南阿尔卑斯山脉。

　　在格陵兰岛的大陆架上还存在一个特别的问题。冰盖的融化会导致海底所受的压力发生变化，有可能触发地震。而在这个地区的大陆边缘存在着数量巨大的沉积物，一旦发生地震，必然造成海底滑坡，进而引起巨大的海啸。一旦这种事情发生，其规模将与8000年前在挪威西海岸发生的由海底滑坡所造成的海啸不相上下。挪威西海岸发生的那次海底滑坡被认为是由一次海底地震引起的，造成了三次巨大的沉积物滑坡，继而引发了巨大的海啸，在苏格兰北部的设得兰群岛附近形成了20米高的海浪，在苏格兰东岸也形成了6米高的海浪。目前，这个地区很稳定，但格陵兰岛的这些沉积物却存在很大的风险，有可能重蹈覆辙。

　　1997年，伦敦大学学院的比尔·麦圭尔领导的研究小组分析了从沉积物的岩心中获取的数据后指出，过去8万年间地中海的海水面变化与火山爆发的强度有直接的关系。最强烈的火山爆发事件恰恰发生在过去15000年中海水面一直上升的时期，而且这并不是一次区域性的事件。新汉普郡大学的研究人员已经从格陵兰冰盖的冰芯中找到了同时期火山爆发的证据。

　　冰盖融化和海水面上升还意味着以前暴露的大陆边缘将被海水淹没。在最近一次冰期结束的时候，大部分主要的海盆边缘的断层异常活跃，并触发地震，还在洋底引起了巨大的滑坡。目前，研究人员已经在北大西洋盆地发现了27个这样的滑坡遗迹，其中很多被证实是由过去15000年间海水面上升触发导致的。

　　那么，这些地震、火山爆发或海啸是否会再次发生呢？索伯和莫尔纳的研究暗示，它们其实已经发生了。最近，英国南极调查局的研究人员注意到，格陵兰冰盖的加速融化和南极洲西部冰盖的崩塌可能是当今海水面升高的开端。这意味着在未来几个世纪内海水面将升高数米。这几乎和最后一次冰期结束后海水面上升的最快速度一致。也就是说，我们将来可能不仅仅面临着一个更加温暖的地球，还将面临着一个充斥着火山爆发和地震频发的地球。

　　对于火山而言，目前全世界依然活跃的600多座活火山中有57%分布在岛屿或者海岸线上，还有38%分布在海岸线附近250千米之内。这些活火山很容易受到压力的影响，而压力则可能来自极地冰盖融化引起的海水面上升。同样，大陆边缘也会因此提高地震发生的可能性，并引起一些不稳定地区的海底滑坡和海啸，如美国的东海岸、加利福尼亚州沿岸以及加勒比地区的北部。

　　科学家指出，冰盖融化和海水面上升还会引发一个较为严重的后果，即海洋沉积物中天然气水合物大量分解，造成大规模的甲烷释放。在海盆边缘的沉积物中储藏着大量的天然气水合物，由海水温度上升或者海水面上升引起的地震都会使它们分解并以甲烷的形式释放出来。虽然海水面升高，海底所受到的压力的变化在一定程度上有助于天然气水合物保持稳定，但是作为比二氧化碳更加厉害的大气保温气体，甲烷释放也会进一步促使全球平均气温上升。

　　事实上，并不是所有的火山爆发和地震都与气候变化有关。然而，随着时间的推移，人们很可能会看到越来越多的地质灾害因为气候的变化而产生。唯一令人欣慰的是，火山爆发会向大气中释放大量的二氧化硫气体，这可能使地表温度下降而减缓大气保温效应。

　　火山爆发竟是天气惹的祸

　　在白令海峡，有一座叫做巴甫洛夫的火山，它的爆发由天气控制。

　　巴甫洛夫火山的爆发几乎都发生在秋天和冬天。阿拉斯加火山观测站的史蒂夫·麦克纳特认为，这是因为寒冷天气下的低气压控制了该火山的爆发。按照麦克纳特的说法，气压降低会使巴甫洛夫火山附近的水平面上升30厘米，而暴风有可能将水面推得更高。他推测，高水面使火山受到更大的压力，继而把岩浆通过火山通道向上挤压，就像挤牙膏一样。因此，巴甫洛夫火山形成了有规律的喷发。

　　巴甫洛夫火山并不是唯一对环境变化非常敏感的火山。剑桥大学的本·马森和他的同事认为，大部分的火山对周围的环境都非常敏感。他们通过对1700－1999年间3000多次火山爆发的时间进行统计研究，总结出了地球上火山爆发与季节变化的关系，即发生在11月到次年3月之间的火山爆发比一年内其他时间更多。研究人员认为，这可能跟海水面随季节变化而变化有关。由于季节的冷暖变化，使得亿万吨的水在海洋和大陆之间转移。这种转移必然使地壳所受到的压力产生巨大变化，继而导致火山爆发。

　　一些因断层产生的地震同样对季节非常敏感。与巴甫洛夫火山相似，华盛顿卡内基研究院的地球物理学家将发生在台湾东部的一类“慢地震”(发震持续时间较长)与台风的超低气压联系起来。

　　研究人员推测，很多潜在的地质灾害都与洋流、海水面和气压的短期变化有关。在过去30年间，气候变化导致超出预期2倍多的热带气旋出现。强热带气旋具有更大的破坏力和影响力，更有可能引发地质灾害。