火山活動帶來的益處

Storyteller/蓋瑞王

夏威夷一隅(photo by Stephan Jola)

火山所具有的毀滅性力量,論世間上所有自然力量,很少有可披靡者。在日本、夏威夷、南美及環繞太平洋的地區,有數不盡的火山噴發事件發生。而世界各地因火山活動造成的災難故事也是罄竹難書。誰沒聽過龐貝城被維蘇威火山噴發而掩埋的故事(若真的不知道…建議你看一下《龐貝》,雖然我不是很喜歡那部片)?或是聖海倫火山爆發時的慘狀?但你恐怕會驚訝火山除了帶來毀滅性的災難,它也同時帶來一些好處:像是讓土壤更加營養或是增加土地面積等等…火山其實也是具有創造力的。

 

土壤肥沃小幫手

火山活動造成的火山灰會隨著噴發過程向外四散,根據岩漿本來的特性,所產生的火山灰可提供多樣的養分(或俗稱礦物質),像是橄欖石、輝石、角閃石、長石等富含鐵、鎂、鉀的礦物。因此,大多有火山噴發物堆積的地區,土壤都較為肥沃。

舉例來說,義大利大部分的土地都是由貧瘠的石灰岩所組成,但在那布勒斯地區(靠近維蘇威火山,你有看過《享受吧,一個人的旅行》的人,會知道那裏最出名的就是薄皮披薩),35000~12000年前曾噴發出大量火山灰,其中原本富含的礦物受到風化作用崩解,最後被植物吸收,構成現今的肥沃土地。夏威夷則是另一個受火山恩惠的富饒之地,在15至18世紀,考艾島、歐胡島與莫洛凱島昌盛的芋頭與地瓜農業,造就了我們現在所知夏威夷部族與文化的興起。

 

造陸專家

火山除了將火山灰噴發到各地,它也創造了新的陸地。例如夏威夷火山島鏈就是由單一火山熱點不斷噴發所產生的[註1]。而在太平洋周圍[註2],火山島鏈其實到處都在產生,像是密克羅尼西亞、琉球群島、阿留申群島、馬里亞納群島、俾斯麥群島等等,都是建立在聚合板塊邊緣的島弧系統上。

[註1]夏威夷火山島鏈大致沿著太平洋西北方向延伸,其形成原因大致來自板塊底下、一個固定位置的炙熱岩漿庫(熱點,hot spot)不斷將新的岩漿送上地表,形成火山島;同時,太平洋板塊不斷向西北方向前進,使得已形成的火山島連帶向西北方向移動,而原先的位置仍然有新的岩漿湧出,形成新的火山島。但後來有研究指出,這個熱點其實也在改變位置。

[註2]太平洋周圍由許多板塊邊界構成,這些邊界是火山活動旺盛之處,世人稱之為「火環帶」。

地中海也有同樣的情形,其東邊的希臘弧,火山噴發造就了愛奧尼亞、塞浦路斯與克里特島。南邊的愛琴海則形成埃伊納…等島嶼。加勒比海也因火山活動而產生安的列斯群島。火山不只造就了島嶼,當島嶼形成時,島上的生物會演化成更特別的物種,建立了平衡的生態體系,並提升了生物多樣性。

 

散財童子

火山帶來的另一個益處是,它帶來了寶石、礦物、良好建造用材等物質。

磨細的火山岩可用於金屬拋光過程或應用於木工作業上,例如磨碎的浮石能用作磨料、絕緣填料、過濾劑、家禽墊料、土壤改良劑…等用途。珍珠岩(火山玻璃)用於藥膏及混凝土的添加劑中;碾碎的玄武岩用作鋪路的碎石,高密度的玄武岩甚至可添加在混凝土中做成核能反應爐的防護牆;硬化的火山灰(凝灰岩)可成為特別輕量、卻又強壯的建材(古羅馬人使用凝灰岩混和石灰岩而成的混凝土,做成牆、建築等。著名的羅馬萬神殿屋頂就是由這種建材蓋成的。)

鋅、銀、銅、金、鈾等貴金屬也能從火山噴發物質中找到,他們在現代有很多的用途,包含用於金屬業、電子業、機械業、甚至核能產業、醫學業等處。此外,從噴發物質中可找到的珍貴岩礦則包含蛋白石、黑曜岩、火焰瑪瑙、縞瑪瑙、螢石、石膏、赤鐵礦等等。

能源大亨

地熱能可以用來發電。(photo by Gian-Reto Tarnutzer)

再一個益處可見於地熱區,這是地球上具高熱流的地方。地熱大致分成兩類,第一類為低溫領域(20至100°C),其熱能主要由活動斷層下方的高溫岩石所提供;另一類為高溫領域(100°C以上),熱能則主要來自火山活動。

地熱區創造了溫泉、間歇泉、沸騰的泥漿池等環境,常成為重要的觀光景點。它同時也提供我們能量,透過蒸氣帶動渦輪旋轉,而產生電力。像是在肯亞、紐西蘭、菲律賓、哥斯大黎加、薩爾瓦多等地,地熱能為重要的電力來源(占全國用電量:從哥斯大黎加14%至肯亞51%),因為這些國家剛好建立在火山活動頻繁處。

 

地球冷卻劑

火山還扮演了週期性冷卻星球的重要角色。當火山灰及二氧化硫等物質被噴發至大氣時,它們能將部分的太陽光反射回太空,因而降低了大氣中熱能的吸收量。這種「全球暗化」(global dimming)效應,因此能降低星球溫度。

全球冷化(global cooling)與火山噴發的關係,一直是這數十年來科學家關注的議題。科學家觀察到當火山噴發時,全球各地的氣溫有明顯下降的現象。雖然通常火山灰噴發後很快就能消散,但若噴發活動夠強大,全球降溫現象可以維持很長一段時間。因為這樣顯著的關係性,有些科學家甚至建議人類自行釋放一些二氧化硫、及其他相關氣體到大氣中,以減緩目前的溫室效應。

 

空氣製造機

而目前所知,火山活動的最大效益是製造了我們所知的大氣。在46億年前,火山活動製造出的氣體,慢慢形成了地球的大氣層,初始的大氣組成包含硫化氫、甲烷、以及比現今多10至200倍的二氧化碳。大約五億年後,地球表面漸漸降溫,使得水氣開始被保留下來,此時的大氣組成主要為水氣、二氧化碳與氨。大部分的二氧化碳都溶解至海洋中,並被藍綠藻消化、轉變成氧氣(此事件稱為「大氧化事件」)。氨則被光分解成氫氣與氮氣,前者慢慢逸散至太空中,後者則被地球保留下來。

火山對其他星球的大氣也產生顯著的影響力:水星外溢層(exosphere)中的氫、氦、氧、鈉、鈣、鉀與水都是由火山所提供;金星的厚重大氣層也被認為產生自該行星上的火山活動;木星旁的著名衛星-Io,其表面活動旺盛的火山群讓它具有大氣層,其中包含二氧化硫、氧化硫、氯化鈉、元素硫與氧等。

如你所見,火山除了具有破壞力,也具有顯著的創造力。事實上,沒有它,就沒有生物呼吸所需的空氣、土壤就不夠肥沃、生物的多樣性也會消失。火看似是萬物的終結點,也是誕生的起點。對於生活周遭同樣在活動的火山,除抱持著危機感以外,也要深深感謝它給予我們的恩惠。

 

對原文章有興趣的朋友請參考:

What are the benefits of volcanoes? GeologyIN, 2016.03.22

 

延伸閱讀:

火成岩學家的觀點》-蓋瑞王