《地球探索史话》

作者：叶山

版本：中国国家地理·图书丨湖南科学技术出版社

2025年8月

在地球生命演化的宏伟长河中，火山扮演了独特的角色。它不仅雕塑了我们星球千变万化的表面，还深深影响着地球的气候、生物多样性，甚至人类文明的诞生与发展。火山的喷发，无论是瞬间的灾难性事件，还是地质年代中改变陆地的微妙力量，都给地球的演化史增添了丰富多彩的篇章。

自古以来，人们就在试图去理解大地喷烟吐火这危险又壮丽的自然现象。在历史的早期，火山被视为一种能够创造和毁灭的神圣力量。在土耳其加泰土丘新石器时代早期的地图文物上，当地哈森火山的身影赫然显现，不难想象，6000多年前的那次火山爆发给当地的先民们带去了怎样的震撼。

到了古典时期，古希腊哲学家们是最早尝试在逻辑和观察框架内理解火山现象的群体，他们希望在自然哲学的范畴内解读火山，而不是仅仅将其归因于神的干预。其中一位关键人物是恩培多克勒，他认为所有的物质本质上都可以归结为土、空气、火和水这四种元素，而火山则是火和土两种元素相互交融、相互作用的结果。

亚里士多德进一步发展了恩培多克勒的理论，他提出，地球内部也存在着风，这些地底下的风会引起地震和火山活动。据他所说，当风被困在地下并快速而剧烈地移动时，不仅会引发地震，还会与岩石发生摩擦，从而升温、着火，形成一股流动的烈焰。一旦这股烈焰找到地面的薄弱之处，就会破土而出，形成火山爆发的壮观景象。在古希腊和古罗马时代，类似的观点还有很多，虽然与我们现代对火山的理解相比，这些早期的解释往往是错误的，但它们仍然具有积极的意义——标志着古典时期的欧洲人对周围自然世界的推理在逐渐进步。

欧洲人在研究火成岩方面具有得天独厚的优势，毕竟火山活动在欧洲文明的核心区域非常活跃。与此相反，古代中国的核心区域（东至大海，西至陇蜀，南至两广，北至长城）基本没有活跃的火山活动，中国境内的火山如东北长白山、云南腾冲、新疆昆仑山等，在古代都属于偏远地区，甚至有些古人未曾到达这些地域。这也难怪中国古人对火山的了解比较有限。

相比之下，波斯地区（今天的伊朗）的古人对火山稍有了解。波斯东部的俾路支地区有一些活火山，其中比较著名的有塔夫坦火山。然而，与欧洲相比，波斯地区火山的数量也不算太多。其他重要的古文明区域，如印度、中南半岛和两河流域，当地人对火山的了解更是有限。因此，欧洲地质学家真是幸运，火山活动直接出现在他们的主场，尤其是在意大利和希腊。对于欧洲人来说，了解历史上的火山喷发现象已经如同家常便饭一般——比如维苏威火山和庞贝城的故事。

老普林尼与庞贝的毁灭

可以说，在欧洲自然科学历史的早期阶段，庞贝城的毁灭可谓重要事件。公元79年8月24日，意大利那不勒斯湾附近的维苏威火山猛烈爆发，喷发的岩浆、火山灰、浮石和有毒气体将山脚下的几座城镇彻底吞噬，其中包括罗马帝国的掌上明珠——庞贝城，以及另外两个位于海湾的小港口——赫库兰尼姆和斯塔比亚。

当维苏威火山爆发时，罗马帝国的官员老普林尼正好率领一支海军舰队驻扎在那不勒斯湾北侧的米塞诺角。老普林尼原名盖乌斯·普林尼·塞孔都斯，他曾是罗马帝国的封疆大吏，担任过西班牙地区的代理总督。然而，与他的政治生涯相比，老普林尼对自然科学的热爱则更胜一筹，他用自己的所学所知编写了西方古典时期最具代表性的百科全书《博物志》。在老普林尼生活的时代，维苏威火山已经沉寂了很久。在它爆发之前大约150年，斯巴达克斯的起义军甚至在这座山上建立过大本营，把前来围剿的罗马军队打得抱头鼠窜。然而，没人知道这座山居然是一座火山。公元79年，维苏威火山突然爆发，让老普林尼措手不及。作为一名热衷自然的观察者，他立刻命令舰队出海，前往那不勒斯湾的海面上寻找一个视野好的角度，以便观察这一前所未见的自然奇观。

《活火熔城》（1997）剧照。

老普林尼有个侄子（名义上也是养子），人称小普林尼，一直跟随在他身边。小普林尼预感到大事不妙，他劝叔叔不要出海，离火山远一点。但老普林尼完全不在意侄儿的忠告，固执地要亲自去观察这场壮观的火山爆发。毕竟，这种近距离观察火山的机会是如此难得，他想要看个明明白白。他并未意识到，这将会是一场毁灭性的灾难。从火山口喷涌而出的炽热岩浆、火山灰和浮石如雨点般覆盖了周围的城市，那不勒斯湾沿岸的居民陷入了深深的恐慌。此时，已率领舰队到达海湾中央的老普林尼看到海湾南岸斯塔比亚港口的灯塔发来了求救的灯光信号。这个信号是他的两个朋友（一位罗马参议员和一位他熟悉的姑娘）发出的。火山爆发引起的冲击波在海湾内掀起了巨浪，这两个人乘坐的船只被困在了海岸边上，无法离开岌岌可危的斯塔比亚港口，只能通过灯塔的灯光信号向罗马海军求救。

老普林尼命令舰队全速驶向海湾南岸，全然不惧滚滚浓烟和漫天的灰烬。然而对于老普林尼来说，这场和火山的比赛显然是赢不了的，火山碎屑流的温度可高达500℃，飞落速度更是达到了每小时150千米，远远超过了罗马舰队的速度。在这危急关头，曾经战无不胜的罗马海军士兵们逐渐意识到，他们即将面对的敌人有多么可怕。

当舰队逐渐靠近海岸时，他们突然遭遇了一场由浮石引发的“狂轰滥炸”。浮石是一种在剧烈火山喷发过程中形成的火山碎屑岩，这种岩石内部有许多小孔，导致其密度较低，能够浮在水面上。它由硅含量很高的岩浆凝结而成，这种岩浆具有黏度大、不易流动的特点，就像胶水一样。由于这种黏稠岩浆的存在，火山喷发时的能量无法得到充分释放，反而越积越多。就像一只瓶子被紧紧地封住瓶口，里面的气压越来越高，直到最后炸开，引发毁灭性的剧烈喷发。这场袭击了舰队的浮石雨，是维苏威火山喷发剧烈程度的证明之一。

老普林尼身边的士兵们深感形势严峻，纷纷劝他放弃行动，因为强行靠岸实在是太危险了。然而，老普林尼坚持冒险救援，他站在船头，引用剧作家泰伦提乌斯的名句，慷慨激昂地命令士兵们：“命运会眷顾勇敢的人！向参议员的方向，前进！”

这个决定最终要了老普林尼的命。当舰队靠近海岸时，老普林尼才看清，昔日繁华的斯塔比亚港口早已在火山灰和浮石的摧残下变成了燃烧着的残垣断壁。城内城外聚集着从庞贝逃过来的人。

此时，距离火山更近的庞贝城已经被火山碎屑流彻底摧毁，惊恐万分的幸存者们难以相信，自己曾经生活的那座被誉为南方海滨明珠的城市——经历过第二次布匿战争、同盟者战争、斯巴达克起义以及数次大地震而屹立不倒的坚城庞贝，竟然在一夜之间从地图上消失无踪。

老普林尼在斯塔比亚港口寻觅着他的朋友们，但只找到了参议员一人，没有人知道那位姑娘的下落。此时，火山喷发已达到了高潮，而风向正巧转向了海湾南岸，火山灰和巨浪一股脑儿地冲向了斯塔比亚。由于老普林尼此次出海乘坐的是相对较轻的小型战船，而非主力战舰，因此连他的罗马海军也陷入险境了。

《活火熔城》（1997）剧照。

看着斯塔比亚的建筑一座座坍塌，焦虑如瘟疫般在士兵们的心中蔓延。为了安抚部下，老普林尼和参议员在一座相对完好的建筑内安排了一场聚餐和派对。然而，在这个节骨眼儿上，士兵们哪里还有心思享受美食呢？随着浮石不断落下，建筑物摇晃得越来越剧烈，恐惧驱使他们从建筑中撤离出来。突然，一块浮石砸中参议员的脑门，瞬间就送了命。

见到这一幕，曾经在战场上无所畏惧的罗马士兵们崩溃了。面对如雨点般坠落的浮石以及逐渐迫近的火山灰云，他们陷入了前所未有的恐慌，和周围那些普通居民一样，如同被鬼魅追赶一般四处奔逃，就连贴身卫队也丢下主帅老普林尼一哄而散了。

3日之后，恐怖的火山灰随风消散，返回斯塔比亚的人们在一堆浮石之下找到了老普林尼的遗体。可惜这位曾经叱咤风云、文武双全的老普林尼，最后却如蝼蚁一般死于非命。据说他的身上并未发现明显的外伤，因此很有可能在被浮石埋没之前，就已经死于有毒的火山烟雾之中了。

火山喷发：直插天际的“松树”

在火山爆发期间，因为风向的关系，位于那不勒斯湾北岸的米塞诺角军港幸运地逃过了火山灰的侵袭，小普林尼躲在那里详细地记录下了火山喷发的整个过程。在给他的朋友、历史学家塔西佗的两封信中，小普林尼描绘了他所目睹的景象，那是一幅举世罕见的惊人画面，他形容道：“一朵云从火山顶部升起，犹如一棵直插天际的松树，我无法用语言给出更精准的描述。”

他观察到云从火山喷发出来，逐渐扩散直至达到极限高度，而其底部仍与山顶相连——我们现在明白，他所描绘的就是所谓的火山喷发柱和碎屑流。自那时起，这种形似松树的火山喷发柱被命名为“普林尼柱”，若火山喷发呈现出普林尼柱，则该喷发就被归类为强烈喷发。

小普林尼还细致地记录了与火山喷发相关的各种现象。例如，火山喷发前几无异常征兆，除了几次规模不大的地震。喷发时，大量的火山灰袭击了那不勒斯湾海面的船只，而浮石雨则侵袭了周遭的城镇。小普林尼也捕捉了人们面对灾难的反应，虽然米塞诺角幸免于难，但白天突然变成伸手不见五指的黑夜，以及纷纷扬扬飘落的滚烫尘埃和偶尔砸下的浮石，还是引发了巨大的恐慌和混乱。

人们把枕头绑在头上，以抵挡四溅的火山浮石碎片；很多人以为世界末日来临，甚至以为自己已身处地狱之中，他们开始虔诚地忏悔。当情况稍有好转，人们尝试从户外撤离时，小普林尼记录了惊慌失措的人群在厚厚的火山灰下逃离的混乱场景。许多人因吸入火山灰而窒息，更多的人在互相拥挤践踏中倒下。

《活火熔城》（1997）剧照。

总体而言，小普林尼的详细目击描述为人们了解自然灾害提供了宝贵的资料，并为后代对火山的科学理解作出了巨大贡献。这份笔记在接下来的上千年时间里，一直是欧洲人研究火山活动的重要材料。从此之后，像维苏威火山这一类伴随着“松树”般的高大火山喷发柱、浮石雨和激烈气体爆发的火山喷发，被命名为“普林尼式喷发”。这个名词至今仍在广泛使用。

普林尼式喷发的特征在于其持续喷发至平流层的由岩浆、火山灰、浮石和气体组成的喷发柱。当喷发柱在自身重量作用下崩塌时，其内的物质会沿着山坡迅速滑落，并散播至广大区域，继而引发由快速移动的热气体和岩石碎片组成的火山碎屑流，具有极大的破坏性。小普林尼所描述的那种“松树”形状的火山喷发柱，是由不同高度的风速差异所导致的，使得柱体顶部向外扩散，而底部仍相对狭窄。此外，它还受到作用在喷发柱内不同颗粒的浮力影响，颗粒的密度和浮力大小决定了喷发柱的形状。小普林尼的这些观察对于理解爆发性火山活动具有至关重要的意义。他的叙述为我们提供了对这些强大自然现象的早期记录。

火山之地：殖民野心之所在

尽管已经过去了上千年，庞贝古城的故事仍然在欧洲广为流传。文艺复兴之后，许多欧洲贵族和学者们，每每前往意大利旅游时，总要去拜访维苏威火山和更为活跃的埃特纳火山。然而，随着大航海时代的开启和地理大发现的序幕拉开，大多数欧洲人对火山的关注点开始发生变化。他们不再关心火山爆发的详细原理，而是更热衷于在世界各地寻找更多的火山——因为在某种程度上，火山意味着肥沃的土地，而肥沃的土地则意味着新的殖民地。

现代土壤科学告诉我们，火山灰和熔岩流中的一些矿物质和营养成分会因为风化作用而融入土壤，使得土壤非常适合农业耕种。尽管欧洲人在大航海时期并不知道这一科学原理。但他们自古以来就观察到火山周围的土地特别肥沃，例如意大利人一直都知道，维苏威火山和埃特纳火山的山坡下遍布郁郁葱葱的葡萄园。早在古希腊时期，亚里士多德的学生泰奥弗拉斯托斯就已经指出，火山灰明显地改善了土壤质量，这一现象后来被称为“火山肥力效应”。

在近代早期，大航海和殖民活动让欧洲人有机会接触到全球各地的不同景观，其中包括许多火山密集的地区。在中美洲地区，加勒比海的小安的列斯群岛是一个典型的火山岛弧。葡萄牙的水手在马德拉群岛、亚速尔群岛以及加那利群岛等大西洋的火山岛屿上，开辟了繁荣的葡萄种植园。当西班牙的征服者们到达墨西哥高地时，他们发现当地的阿兹特克人一直在肥沃的火山土壤上种植玉米和豆类等农作物。

这些经历让西班牙殖民者中的地理学家认识到，在火山附近定居具有潜在的好处。尽管存在火山爆发的风险，但肥沃的土壤带来的经济效益足以抵消潜在的灾难。于是，西班牙人迅速在火山周围建立了咖啡、甘蔗和香蕉种植园，例如墨西哥的波波卡特佩特尔和危地马拉的帕卡亚。这些种植园以丰富的食物供应维持了殖民地的繁荣。后来的欧洲殖民者们陆续在火山附近建立了一个个据点和城市，这些定居点的繁荣在很大程度上的确得益于肥沃的火山土壤所带来的高产的农产品。

纪录片《火山》（1991）剧照。

除了农业，火山在殖民时代也赋予了欧洲列强无可比拟的战略优势。为了探寻浩瀚大海中的火山岛，欧洲各国往往会派遣探险家和测绘专家。这是因为火山岛常常位于海上航线的关键位置，具有天然港口、补给资源以及军事上的地缘优势。

比如，北大西洋的佛得角群岛、加那利群岛和亚速尔群岛都与火山活动息息相关。在大航海时代，它们不仅提供淡水和食品补给，还是船队在穿越大西洋之前抵御海盗的庇护所。它们处于重要的战略位置，是欧洲本土和美洲、非洲殖民地之间航行的中转站，有助于控制利润丰厚的奴隶贸易路线，因此成为16―18世纪奴隶贸易的重要基地。

位置更北的冰岛虽然不是传统意义上的殖民地，但这座大型火山岛的渔业资源和军事价值却引起了几大欧洲强权的关注。在17世纪末，法国曾在冰岛东海岸建立据点，旨在开发当地的渔业资源，同时维护其在北大西洋地区的战略利益。

加勒比地区的圣基茨和尼维斯是欧洲人在西印度群岛早期定居的殖民地之一。那里肥沃的土壤支撑着利润丰厚的甘蔗种植园的发展，而其港口则强化了对该区域海上航线的控制。这个地理位置优越、土壤肥沃的群岛在17―18世纪期间甚至引发了英国和法国殖民者的激烈竞争。

留尼汪岛位于印度洋连接欧洲与澳大利亚的主要航线上，拥有世界上最活跃的火山之一——富尔奈斯火山，因此具有巨大的潜在军事利益。法国在殖民时代将其纳入囊中。而在太平洋上，火山众多的夏威夷群岛在19世纪成为美国捕鲸船的重要补给站，鉴于其重要的战略位置，美国将它逐步发展成一个重要的枢纽，并最终成为其第50个州。日本在成为新兴列强后，也占据了硫磺岛、塞班岛等一系列地理位置重要的太平洋火山岛屿，在第二次世界大战期间，美军和日军曾围绕这些岛屿展开激烈的战斗。火山地区往往因为富含宝贵的矿物资源而成为颇具吸引力的开采目标。因此，地质工程师往往也会成为首批入驻火山岛的殖民者。例如，火山能够提供重要资源——硫黄。从殖民时代开始，硫黄被广泛应用，包括生产火药、制造硫酸等工业化学品，甚至还有药用价值等。一个典型的例子就是爪哇岛的卡瓦伊真火山群，那里拥有世界上最大的天然硫矿藏之一，在殖民时代吸引了荷兰人的目光。尽管环境恶劣、工程危险，但荷兰在占领此地后，仍旧在危机四伏的火山口里开采硫黄资源，并获得了巨大利益。还有一些火山景观则摇身一变，成为备受欢迎的旅游目的地或疗养胜地。从殖民时代起，它们便吸引着欧洲上层人士寻求“异国情调”体验或火山温泉体验。例如，新西兰罗托鲁阿地区的温泉在英国殖民时期成为重要的海外旅游景点。通过这些方式，火山在殖民时代受到了欧洲人的追捧，并对殖民模式产生了深远的影响。

随着现代地质学的诞生，一些地质科考探险活动开始瞄准偏远的火山岛。这些考察既服务于科学目的，也服务于地缘政治目标。比如，英国探险家詹姆斯·库克的横渡太平洋的航行，不仅绘制了包括新西兰在内的许多火山岛的地图，还为后来英国对这些海外领土的主权主张奠定了基础。同样，在拿破仑时代，博物学家圣文森特领导的法国探险队对留尼汪岛进行了考察，将对火山的科学研究与法国在该地区的殖民主张结合起来。这些考察活动使火山融入了更为复杂的国家利益博弈之中——它们独特的地质属性影响了几个世纪以来人类探索、定居和冲突的模式。

殖民主义与火山科学

我们必须承认，殖民时期留下的目击记录、官方信件、政府文件、船舶日志等档案为我们提供了有关火山喷发的详细报告，其中蕴含的许多有价值的信息是无法仅凭地质考察得知的，因此具有极高的科学价值。例如，1717年危地马拉富埃戈火山喷发时，统治当地的西班牙人留下了大量书面记录，他们汇编的文件记录了有关这次火山爆发的诸多地质信息以及具体的喷发时间和影响。这些记录为后世火山研究提供了宝贵的资料。

在这些档案的生成过程中，涌现出了一批杰出的早期火山学家，他们为火山学及更宏观的地质学发展贡献了巨大的力量。然而，受时代背景的影响，这些在殖民地工作的火山学家通常也持有较为极端的种族主义和殖民主义观念，他们的成就往往伴随着对殖民地原住民的压迫。

活跃于19世纪末至20世纪初的德国火山学家卡尔·萨伯便是一个成就卓越但充满争议的人物。他曾在中美洲的危地马拉生活了12年，在此期间他开展了广泛的火山科考，取得了丰硕的学术成果。从严格意义上来说，他是世界上专门研究火山的早期学者之一，因为在他之前，关于火山及火成岩的研究主要由其他领域的地质学家兼任（比如后面将会介绍的维尔纳和赫顿）。

《活火熔城》（1997）剧照。

萨伯改变了这一现状，成为火山学的专职学者，他收集了自1500年以来世界各地大型火山喷发的数据，并提出了基于喷发物质总量的火山活动量表，用于表示火山爆发的剧烈程度。这一创新影响深远，甚至在20世纪70年代英国气象学家哈波特·兰布研究火山灰与气候变化的关系并提出火山灰尘指数时，仍有30%的数据是基于萨伯当年整理的资料。

萨伯在学术上成就斐然，但在思想上，他却是一个不折不扣的种族主义者和殖民主义者。在研究火山之余，他“巧妙地”将科学知识与危地马拉咖啡种植园的管理相结合，毫不保留地将自己的种族主义倾向融入科学研究之中，试图以科学手段来论证危地马拉的土著居民为殖民者工作是天经地义的。

萨伯与德国地理学家拉采尔（地理达尔文主义的倡导者）保持着良好的关系，他们曾共同撰写关于环境决定论的著作，将土壤、种族、气候和历史紧密联系在一起。在著作里，萨伯不仅论证欧洲人的天生优越性，还为纳粹思想呐喊助威，试图从科学角度将德国的领土扩张和侵略行为合理化，这种行为让这位才华横溢的科学家在后世受到诟病。其实，萨伯的情况在殖民时代的火山学界并非个例，而是一种普遍现象，这种基于欧洲殖民史的偏见直到20世纪末才随着殖民主义的谢幕而从火山研究中消退。

本文节选自《地球探索史话》，已获得出版社授权刊发。

原文作者/叶山

摘编/何也

编辑/张进

导语校对/赵琳