大海啸以及即将到来的大地震

第四章
地球内部的大敌——火山超级爆发、大海啸以及即将到来的大地震

地球上的地狱

想象一下地狱中最恐怖的画面。黄绿色的硫化物气体发出令人作呕的恶臭，弥漫在漆黑的世界里，只能看到远方模糊的地平线上一缕昏暗的红光。从天而降的大量灰白色粉末如雪粒一般迅速塞满眼窝、鼻孔和耳朵，使人来不及清除。人们一边干咳一边连忙将手指伸入口中，千方百计地想要把吸入的灰泥抠出来，但没有任何效果。突然，一道刺目的闪电展现了托尔金（Tolkien）笔下的魔多城一般可怕的景象——以每小时0.5米的速度堆积的灰末将所有熟悉的地貌掩埋。一声炸雷预示了黑暗和《圣经》中的大洪水的重新到来。几秒钟内，成堆的灰末变成了湍急的泥浆流，几乎要把你的双脚冲走。雨滴和灰末混合而成的泥球不断地击打着你的身体，那些不断变厚的黏糊糊的火山灰泥浆把你压得喘不过气来。大地好像从未沐浴过温暖的阳光，但是天气没有一丝寒意。事实上，你的躯体正被闷热的空气慢慢烘烤着，每一个毛孔都流着汗，与全身的泥浆混在一起，把你的身体慢慢榨干。

全世界大约有5亿人生活在约500座历史上爆发过的活火山附近的危险地带，对其中一些人来说，上面的情景根本就不用想象。他们早已尝到了地狱的滋味。1991年，皮纳图博火山（菲律宾）爆发，1994年，位于拉包尔（巴布亚新几内亚）的瓦尔肯和塔鲁鲁两个火山爆发。如果将上面所描绘的景象说给这些火山爆发中的幸存者，他们会点头说：“我曾亲身经历过！”对于那些居住地远离火山的人来说，不论听起来多么可怕，上面的情景并没有什么不寻常。但是，如果上面的景象出现在距离火山爆发1,500公里外的地区，情况又如何？可以说情况真的非同小可，因为它意味着地球正在遭受自然界超级杀手之一——超级火山爆发（super-eruption）的肆虐和蹂躏。这些巨大的爆炸甚至使近代最大的火山爆发相形见绌。1883年，印度尼西亚喀拉喀托火山大爆发，造成爪哇岛和苏门答腊岛大约3.6万居民死亡。但与惊天动地的超级火山爆发相比，这一灾难性火山爆发就显得苍白而微不足道，甚至连发生在耶稣诞生前1,500年、将希腊的锡拉岛（Thera）撕裂成碎片的大爆发，也只不过像是燃放了一场爆竹。

我们很幸运，因为超级火山爆发并不常见。据估计，在过去200万年的地球历史中，每10万年中可能有两次这样的大爆发。最近的一次发生在2.65万年前新西兰的北岛，大爆炸震裂了岛上陶波（Taupo）这个地方的地壳。但是，这并不意味着我们可以在另一个2.4万年中高枕无忧。就像公交车一样，自然现象的发生时间极不规律，因此，下一次超级爆发可能发生在最近10年，也可能是10万年。而真正可怕的是，我们不可能像在“寻常”的火山灾难中那样避开超级火山爆发带来的毁灭性后果。我们中间那些生活在地理条件最优越的国度的人们仍会发现：即使超级大爆发发生在遥远的地球另一端，我们安逸舒适的世界也会天翻地覆。这是因为超级大爆发会对气候产生严重的影响。爆发所排出的大量火山灰和气体进入高层大气，使到达地球表面的太阳辐射显著减少，从而导致全球范围的寒冷的火山冬天（volcanic winter）。

在考察下一次火山冬天所产生的可怕后果之前，我们先仔细研究一下超级火山爆发的规模，并与普通的火山爆发相比较。近年来，人们提出了许多描述火山爆发规模的物理量来比较火山事件的大小。VEI指数，即火山爆发指数（Volcanic Explosivity Index）便是最早、最常用的指数之一。它由火山学家克里斯·纽霍尔（Chris Newhall）和史蒂夫·塞尔夫（Steve Self）在1982年发明，主要用来估计和比较历史上火山爆发的大小和强度。火山爆发大小指所喷发的物质总量，而爆发强度指火山排出物质的速度。该指数是对数函数（就像众所周知的描述地震大小的里氏指数一样），也就是说，如果两个火山爆发的VEI指数相差1，则两次爆发实际上相差10倍。因此，与VEI 4的火山爆发比较，VEI 5比它大10倍，VEI 6大100倍，VEI 7大1,000倍。在VEI指数比较小的时候，火山熔岩缓缓流出，这是夏威夷的基拉韦厄火山和冒纳罗亚火山多次爆发时的特征，这时VEI指数小得可怜，接近于VEI 0。而轻度爆发释放的火山灰可能使伦敦和纽约笼罩在薄薄的尘雾中，这时的VEI指数记作VEI 1或VEI 2。然而，对火山学家来说，只有VEI指数较高时才是令人兴奋的时刻。VEI指数为3和4分别代表“中度”和“大”爆发，这种大爆发足以造成对当地的破坏，喷出的火山灰烟柱高达20公里，火山周围被埋葬在厚度达1米以上的火山岩屑和碎石堆下面。1994年，新不列颠岛上的拉包尔镇（巴布亚新几内亚）就是被这种规模的火山爆发所摧毁的。几年后的1997年，加勒比海蒙塞拉特岛首府普利茅斯也遭遇了同样的命运。VEI指数为5的火山爆发的特点是引起区域性的损害，如1980年受到电视媒体广泛报道的圣海伦斯火山（美国华盛顿州）爆发，而VEI指数为6的爆发可能造成区域性的毁灭和长久的影响。1991年菲律宾的皮纳图博火山爆发也许是20世纪最大的一次爆发，喷出的火山灰和碎石瓦砾足以将伦敦中心城区埋入1公里以下，使成千上万人无家可归。以后的许多年，每当雨季来临，搀杂着火山灰的泥流经常从再次休眠的火山坡倾泻而下，堵塞河流，淹没农田、小镇和城市。而谈到VEI指数为7的爆发，我们就不得不回到大约两个世纪前的1815年，也就是滑铁卢战役发生的那一年。正当惠灵顿和拿破仑各自的部队在欧洲各地设法抢占有利位置时，在遥远的印度尼西亚的松巴哇岛上，长期休眠的坦博拉火山发生了巨大的爆发，这可能是自1万年前上次冰期结束以来的最大一次爆发。据当时英国派驻爪哇岛的代理总督斯坦福德·拉弗尔斯（Stamford Raffles）爵士报告，爆炸发出了一连串的巨大声响，在距离1,600公里以外的苏门答腊岛也能听到。34天后，火山爆发结束，共造成1.2万人死亡。但是，在以后的几个月，当人们在被火山灰毁坏的土地上挣扎着寻找食物和未被污染的饮用水时，又有8万名印度尼西亚人因为饥荒和疾病而死亡。

毫无疑问，坦博拉火山爆发对印度尼西亚人来说完全是一次浩劫，尽管其直接影响仅限于东南亚一些地方，但就间接影响而言，全世界的许多地方必须承受这次大爆发的后续影响。坦博拉火山的大爆发不仅排放了50立方公里的火山灰，也将大约2亿吨富含硫的气体排入大气平流层，而高纬度的风场很快将它们扩散到全球。这些气体很容易与大气中的水汽混合，形成1.5亿吨的硫酸气溶胶，这些微小的液体颗粒能有效地阻挡太阳辐射。几个月内，北半球的气候开始恶化，温度大幅度下降，以至于1816年变成了“无夏之年”。全球温度据估计下降了约0.7度，引起了夏季霜冻、降雪和暴雨，如果这一幅度再增加6倍就可能使地球进入全冰期。也许正是这种恶劣的气候条件触发了玛丽·雪莱（Mary Shelley）的丰富想象，促成了其最著名的作品《弗兰肯斯坦》（Frankenstein）的问世，而据说景象壮观的火山灰和雾霭中的日落也激发了特纳^〔1〕（J.M.W. Turner）的大多数作品问世。

在1816年，欧洲和北美洲的天气状况确实很恶劣，难道地球上一个遥远地方的一次火山爆发真的能够引起如此大的气候变化，导致社会崩溃和世界毁灭？以往证据表明，答案无疑是肯定的。据久远的地质资料记载，在大约4.5亿年前的奥陶纪（Ordovician），在今天的北美洲上发生过一次巨大的火山爆发，喷出了大量的火山灰和火山熔岩，将大约100万平方公里范围内的一切全部掩埋，受灾面积相当于埃及的大小或英国面积的4倍。另外，排入大气的气体和碎石的数量肯定是非常惊人的。在更近一些的200万年以前，怀俄明州的黄石火山爆发，威力十分强大，留下了一个80公里大小的巨大的火山口（或破火山口），火山灰覆盖了16个州。另一次巨大的黄石火山爆发大约在120万年前，还有一次是在64万年前。如果最后这次大灾难发生在今天，那将使美国及其经济遭受重创，全球气候将陷入极度恶劣的境地。

黄石火山爆发产生的强有力的岩浆爆炸和被称为火山碎屑流（pyroclastic flows）的炽热气体急速穿过了周围的乡村。如果将这些火山排放物扩散到整个美国，足以将美国覆盖8厘米深。火山灰沉降到了很远的地方，远至今天的埃尔帕索城（得克萨斯州）和洛杉矶（加利福尼亚州），甚至加勒比海床上的深海岩芯中也能找到此次爆发产生的火山灰。虽然黄石火山已经有7万年没有爆发，但那里的温泉、壮观的间歇性喷泉、冒水泡的泥塘都能证明熔岩就在地下不远处活动。该地区时常发生的地震和周期性的地面隆起和沉降也能证明这一点。没有人知道黄石火山何时——或是否会——再次发生毁灭性的超级大爆发。最大的三次黄石火山爆发的时间间隔分别是66万年和80万年，因此，我们有理由预期下一次爆发不久将会发生，或者还需要等待10多万年。另一种极大的可能是黄石火山再也不会发生另一次超级爆发，其巨大的火山系统很可能将逐步衰退，直到最终完全消亡。

你也许会轻松地说：这些骇人的事件是很久远的事情了。但它们真的不会在今天发生吗？沿着这个思路思考问题就大错特错了。在公元181年，新西兰的陶波湖上发生了巨大的火山爆发，所排放的火山碎屑流摧毁了北岛的大部分地区，而就在2.4万多年前发生的地球上最近一次超级爆发对该岛的破坏更为严重。7.4万年前——虽然这个时间相当古老，但仍然属于现代人类的时间范畴——在苏门答腊岛北部的多巴发生了可能是有史以来最大的一次火山爆发，撕裂的火山口约100公里大小。如今，这个巨大的火山口已经成为湖泊，吸引了众多游客，但有证据表明此次爆发还有更凶险的后续影响。多巴火山的爆发可能险些造成人类的灭绝。虽然对这次火山爆发规模的估计各有不同，但毫无疑问，它同美国黄石火山爆发一样，属于VEI 8的超级爆发。有人认为，此次超级火山爆发期间排放的碎石和岩屑总量大约为3,000立方公里，几乎可以将整个印度覆盖在1米厚的火山灰之中，但是来自深海岩芯的最新证据表明，火山爆发持续的时间可能比我们以前想象的更长，排放的碎石和岩屑量更大，可能高达6,000立方公里。这样整个美国都将被高达2/3米的排放物所覆盖，真是难以置信。

毫无疑问，那时生活在苏门答腊的所有人类祖先应该已经消失了。但是，能使整个人类面临灭绝之灾的火山爆发则一定是对整个地球造成了严重影响，而多巴火山爆发似乎就是这样。除了排放大量的火山灰，多巴火山还排出了大量的硫化物气体，足以在大气平流层产生多达50亿吨的硫酸气溶胶烟雾，使得到达地球表面的太阳辐射减少90％，导致全球范围内的黑暗和严寒。热带地区的温度可能骤降达15℃，敏感的热带植物会被摧毁，而整个地球的温度下降大约5℃到6℃，大致相当于短短数月内使地球完全进入冰期。格陵兰岛冰芯的温度记录显示，火山爆发引起的火山冬季至少会持续6年，紧跟其后的是为期1,000年的“寒流”。之后不久，地球进入了最后一个冰期。有人据此推测，多巴超级火山爆发引发的冷却效应可能是最后一根稻草，将早已逐渐变冷的地球从间冰期（interglacial）推入冰川时期，而此次冰川期的全面出现距今只有大约1万年。

图13　7.4万年前多巴火山大爆发，产生了一个100公里长的火山口，使世界进入漫长的火山冬季

图14　多巴火山喷发引起阳光减弱：最严重的情况可能是，火山喷发产生的硫酸微粒可严重遮蔽阳光，使整个地球的白天就像满月的夜晚一样黑暗

在这种情况下，我们那些不幸的祖先怎么样了呢？火山爆发引起的黑暗和寒冷真的使他们屈服了吗？确实有可能。对人类亚细胞结构线粒体中的DNA的研究显示，从基因的角度来讲，我们大家太过相似，不可能在数十万年的漫长岁月中不断进化而不受阻碍。这种极度的相似性只能借助于间歇性出现的人口瓶颈现象来解释，在人口瓶颈时期，由于这样或那样的原因，人类的数量与基因库的规模都大幅减小。在瓶颈末端，人口迅速膨胀，每个个体都携有这个有限的基因库中的遗传特征，最终遍布全球。纽约大学的地质学家迈克·兰皮诺（Mike Rampino）和伊利诺伊大学的人口学家斯坦利·安布罗斯（Stanley Ambrose）共同提出，上一次人口瓶颈可能是多巴火山超级爆发造成的。他们认为，多巴超级爆发后的状况与摧毁一切的核战争的后果相类似，只是没有核辐射而已。就像核决战后城市和植被燃烧所产生的烟能够导致核冬天（nuclear winter）一样，多巴爆发后进入大气平流层的数十亿吨硫酸气溶胶烟雾将意味着永无止尽的黑暗和寒冷。光合作用几乎不存在，人类和动物赖以生存的食物源被破坏。当火山冬天临近时，人类祖先活活被饿死，只剩下越来越少的人，这些人也许因为地形和气候原因能够在一些地区得到庇护而幸免于难。有人提出，在大约2万年的时间里，整个地球上可能只有几千人，这个数字正好非常接近一个物种即将灭绝时发生反弹的数目，如果真是这样，我们的祖先肯定像今天的白犀牛和大熊猫一样被列为濒危物种。这些残存的人类似乎经历了各种艰难险阻，在多巴火山爆发和随之而来的冰期中挣扎着活了下来，使得今天的人口达到了65亿。

未来的某次超级火山爆发能够灭绝人类吗？任何规模的火山爆发都不可能使今天几十亿的人口彻底毁灭，但是，我们全球性的技术社会不可能毫发无损。在柏林墙被推倒之前，许多国家政府为可能爆发的、毁灭一切的核战争作了充足的准备工作。然而，随着这种威胁在今天大幅度减小，人们一直没有热情继续坚持执行针对全球性地球物理灾害的民防计划。缺少了这样的前瞻考虑，未来某次超级大爆发的影响很可能是惊人的。即使像美国、英国、德国和澳大利亚这样的发达国家，他们的食品储备也只够各自的国民维持最多一到两个月，在没有补充的情况下，他们如何度过6年的漫长岁月？在一些饥荒不断的较贫穷的国家，情况要严重1,000倍，由此导致的大规模死亡将很快来临。从伦敦到拉各斯，当人类个体和家族为物质和生存而争斗时，丛林法则就会盛行。当云开雾散，微弱的阳光给冰冻的地球带来第一丝暖意时，也许现在人口的1/4已经死于饥荒、疾病和内乱。

虽然在未来一百年内出现另一次火山超级爆发的可能性很小，但也不是不可能。超级爆发可能出现在什么地方呢？很明显，经常隆起和抖动的不平静的火山口是有可能发生的地方，黄石火山和多巴火山也在其中。大量的熔岩仍然驻扎在这些巨人的下面，在未来的大灾难中也许会释放出来。但是，大地震、地面严重隆起等预示着巨人苏醒的警示信号将持续几十年、甚至几百年，直到它们最终被释放。现在多巴和黄石火山都没有出现这些不祥的预兆，因此我们也不必为可能出现的超级爆发而失眠。在全球约1,500个活火山中，目前只有很少的一些受到监控。而且，下一个超级爆发也许出现在目前不是火山的地点。也许就在此刻，在遥远的安第斯山脉南部，一直在地下积累的大量熔岩正在积聚力量，准备以后将地壳和我们所熟悉的世界一起撕裂。

到目前为止，我所谈及的超级大爆发都是指灾难性的爆炸事件，但是还有一些很少见的情况。这种爆发几千万年才出现一次，它喷出的熔岩量更大，激烈程度却相对很弱。洪流玄武岩（Flood basalt）爆发时会排放出大量的低黏性的熔岩，熔岩会大面积地扩散。全世界都出现过这种壮观的爆发，包括印度、非洲南部、美国西北部和苏格兰西北部，但是最大的一次发生在2.5亿年前的西伯利亚北部，爆发时熔岩冲破了地表。虽然估计各有不同，但是这一史无前例的爆发所释放的熔岩大约覆盖了2,500万平方公里，面积是美国的3倍。

在地球漫长的历史中，类似的爆发曾出现过几次，它们都与大规模的物种灭绝有关。例如，在上面所提到的西伯利亚爆发以前，二叠纪时期的地球上生机勃勃。但在随后的三叠纪，随着大量熔岩流冷却并固化，至少有95％的物种从地球上消失了。6,500万年前，大约在白垩纪末期发生的类似大规模物种灭绝就与印度西北部巨大的德干洪流玄武岩喷发有关。然而——我将在下一章谈到——有确凿的证据表明，地球在这个时期曾被彗星或其他星体撞击，很多科学家认为这就是在白垩纪末期恐龙和大量其他物种灭绝的主要原因。德干熔岩可能也起到了一些作用，它产生了巨量的二氧化碳，从而引发了严重的温室变暖效应，导致适应性较差的物种死亡。鉴于我们的污染型社会也在排放大量的温室气体，为了人类、世界和地球生命的未来，我们应该以此为鉴。

充满水的坟墓

1980年华盛顿州（美国）的圣海伦斯火山大爆发虽然不是20世纪最大的火山事件，但肯定是报道最多的。也许是因为它发生在世界上新闻媒体影响力最大的国家，火山冲天而起的爆炸几乎被照相机的咔咔声和记者手中铅笔的沙沙声所淹没。从科学的角度看，这次爆发是一个分水岭，因为它使另外一种火山爆发形式受到了关注，而火山学家此前对这种形式丝毫不感兴趣。大多数火山爆发都是岩屑碎石从中心火山口垂直喷射，但是圣海伦斯火山大爆发却迥然不同。120年前发生的一次火山爆发所产生的熔岩和岩石碎屑堵塞了中心通道，使得喷出的新熔岩很难从那里流走，而是流到了火山北侧的山坡，像巨大的红宝石一样在山坡上隆起。到了5月中旬，这块巨大的宝石有2公里宽，100米高，很不稳定。5月18日早上刚过8:30，火山下面发生了中等程度的地震，使得火山甩掉了这个隆起的累赘，几秒钟内便破裂并冲下了圣海伦斯山，像发生了巨大的山崩。当这个庞然大物从地下的大量熔岩之上移走，熔岩内的气体便爆炸性地减压，呼啸着向北冲去，其强度之大足以将20公里以外已经长成的杉树林夷为平地，将总面积超过600平方公里的森林毁灭。山崩滑落体很快与河水和湖水混合，形成凶猛的泥石流，泻入火山的导流河谷，而火山碎屑流则顺着山坡流下，火山灰沉降到远在1,000公里外的蒙大拿州。

圣海伦斯火山爆发导致57人死亡，是一场区域性的灾难，但其科学重要性在于：它阐明了被称为火山侧面崩塌（Volcano lateral collapse）的机制。我们大多数人把火山看成是静态的，是强有力的、坚固的堡垒，不可动摇也不可移动。事实上，它们是经常移动和变化着的动态结构。火山非但不坚固，而且脆弱不堪，它们是火山灰和熔岩碎石形成的不稳定的堆积物，随时可能崩溃。圣海伦斯火山爆发后的许多研究表明，火山侧面崩塌及大规模滑坡的形成是许多火山生命周期中的一个正常环节，可能以100年6次左右的频率发生在地球上的某些地方。此外，研究显示，与已知的最大火山崩塌相比较，圣海伦斯火山的崩塌很小，它的滑坡量小于1立方公里，而在史前时期，夏威夷岛火山爆发时，有总量超过1,000立方公里的巨量石块落下。

这时你也许会问自己，即便如此，那又如何？从火山上滑落的巨石不论有多大都不可能产生全球影响，不是吗？事实上如果巨石崩塌进入大海，那就有可能产生全球影响。1792年，一次相对较小的滑坡沿日本云仙岳火山侧面发生，滑坡体流入大海。被排出的海水形成了几十米高的海啸，袭击了周围的沿海地区，致使沿岸小渔村1.4万名居民死亡。一个多世纪以后的1888年，新不列颠岛（巴布亚新几内亚）上的里特岛部分火山体滑入大海，引起高达15米的海啸，海浪呼啸着冲进了临近海岸线上的村落，夺去了3,000人的性命。火山滑坡和大量海水的结合显然是致命的，但你一定在想，它如何能够影响那些居住地远离火山的绝大部分人类呢？答案是这要看最大的崩塌有多大，也要看由此引起的海啸规模有多大。

夏威夷群岛四周海床的水下影像表明，它们被几千万年前岛上火山排放的岩屑碎石所构成的巨大沙砾层所包围。在火山排放物形成的巨大杂货堆中，近70次规模庞大的滑坡事件已得到确认，有些体积超过了1,000立方公里。夏威夷群岛最近一次大型崩塌大约在12万年前，发生在比格艾兰岛上的冒纳罗亚火山上。巨量的石头进入太平洋引起了大海啸，400米高的巨浪冲上了旁边的科哈拉火山的山坡，高度超过了纽约的帝国大厦。7,000公里以外的澳大利亚新南威尔士南部海岸上，在海平面以上15米的地方发现了相近年代的沉积物，这可能与海啸有关。尽管对沉积物的本质和来源仍有争议，但海啸引起的巨浪大小似乎是真实的，用计算机模拟大型火山滑坡进入海洋也产生了规模相近的海啸。

发生在海岛火山上的多数崩塌似乎能在当地产生足足几百米高的海浪，当它们跨越半个海洋袭击大陆时，仍然维持着几十米的浪高。因此，夏威夷群岛的下一次火山崩塌可能引发一系列大海啸，严重破坏整个太平洋沿岸地区，包括美国、加拿大、日本和中国等许多国家的大城市。海啸在深水区的传播速度与大型喷气机的速度相当，因此，只需要12个小时，威力相当于无数颗原子弹爆炸的巨浪就会冲上北美洲和东亚的海岸。

问题不仅出现在太平洋。在大西洋东北部的加那利群岛周围的海上科学探测和岛上的详细地质调查揭示了一幅与夏威夷非常相似的画面。海床上蔓延数百公里的乱石堆、岛上以悬崖峭壁为界限的巨大崩塌痕迹都证明了特内里费岛和埃尔耶罗岛上巨大的史前崩塌。目前最令人担心的是，在加那利群岛最西边的拉帕尔马岛上，一场新的大型崩塌似乎已经启动，随时准备爆发。在1949年的那次爆发中，岛上陡峭而快速膨胀的别哈火山西侧的大部分山坡朝北大西洋的方向下降了4米，然后停了下来。英国和美国的一些科学家相信，这块巨大的火山岩石现在已经脱离了火山主体，最终将完全坠落冲入大海。据估计，它的体积有几百立方公里，大约是英国马恩岛的两倍。现在的问题是我们完全不知道它将在什么时间脱落。从地质学的角度判断，也许会很快，但是在明年还是在1万年内发生，我们则完全不知道。20世纪90年代末期，采用卫星全球定位系统进行的观测也没有给出明确结论，但观测指出，巨石可能仍然会缓慢地滑向大海，速度不超过每年1厘米。然而，即便如此，如果没有新的火山爆发作为诱因，这块巨大的火山岩石也不可能完全沉入北大西洋。

有一点很明确，拉帕尔马岛上的别哈火山的西侧一定会在未来的某个时刻崩塌，进而引发肆虐整个大西洋周边地区的海啸。在2001年，加利福尼亚大学圣克鲁兹分校的史蒂文·沃德（Steven Ward）和伦敦大学学院本菲尔德灾害研究中心的西蒙·戴发表了一篇轰动一时的科学论文，文章中模拟了别哈火山崩塌及其所造成的海啸在大西洋的传播。沃德和戴的研究结果表明，对体积为500立方公里的巨石崩塌而言，最糟糕的情况是：巨石在进入大海两分钟内将产生初始高度为900米的巨型水面隆起，随即很快降低。在接下来的45分钟内，一连串高达100米的巨浪将猛烈拍打加那利群岛的海滩，吞噬人口稠密的沿海地带，然后冲上非洲大陆。随着海浪继续北移，它们将开始减弱，但西班牙和英国仍然会被浪高可达7米的海啸所摧残。同时，在拉帕尔马岛的西面，汹涌的巨浪将快速冲向美国。崩塌后仅6个小时，几十米高的巨浪就会淹没巴西的北部沿海地区，几个小时以后将横扫地势较低的加勒比海诸岛，冲击整个美国东部沿海。海湾、江河三角洲和港口的汇集效应可使浪高增加到50米以上，波士顿、纽约、巴尔的摩、华盛顿和迈阿密相当于承受着瓦尔肯火山和内普丘恩火山同时爆发出来的冲击力。我们不能低估这些高如摩天大楼的巨浪的破坏力。风力驱动所产生的海浪每天都会冲上世界各地的海滩，波长（两个波峰之间的距离）大约几十米，而海啸则不同，其波长通常为几百公里。这意味着一旦海啸像高耸而坚固的水墙一样撞击沿海地区，这种撞击将接连不断，可能延续10或15分钟，甚至更长时间，直到用同样长的时间撤退。在如此可怕和残暴的打击下，除了那些最坚固的建筑，所有生命和其他一切都将被摧毁。

印度洋海啸给我们的教训是：如果没有充分的事先计划，在海浪前锋到达北美洲海岸的9小时内无法有效地完成大规模的撤退，死亡人数注定会达到数百万。而且，美国经济将因此接近终点，保险产业瞬间受到重创，全球经济将快速衰退。通过这种方式，遥远的大西洋火山上发生的相对较小的地质事件将影响地球上的每一个人。像火山超级爆发一样，尽管这些大海啸不常发生，但它们是正常的自然现象的组成部分。在未来某个时刻，人们肯定会碰到大西洋或太平洋盆地的大灾难，但在什么时候呢？对夏威夷火山崩塌频率的估计各不相同，介于2.5万到10万年之间，但是，如果把所有火山岛上的大型崩塌考虑在内，严重的崩塌事件大约每一万年发生一次。在地质时间尺度上，这确实非常频繁，我们必须认真关注。更令人担心的是，崩塌发生的频率不是常数，目前人类活动引起的全球变暖事实上可能使下一次崩塌提前。我的研究小组认为，以往越来越高的火山崩塌频率与海平面的变化有关，而其他人则认为更加温暖湿润的气候可能引发更多的大型火山崩塌。既然在可预见的未来海平面将持续上升，而以往对气候变化的研究表明，地球变暖将在世界上许多最大的火山岛链上引发更大的雨，也许我们应该考虑向内地和高地迁移，或者至少应该买一件高质量的雨衣。

图15　拉帕尔马岛上的别哈火山崩塌引发的巨大海啸将冲击非洲、欧洲和美洲。图中正值表示波峰，负值表示波谷（高度单位均为米）。该图展示了火山崩塌1小时后海浪到达的位置

坐以待毙的城市

从来没有经历大地震的人很难理解身处其中、脑子一片空白时的恐惧。即使在美国的加利福尼亚州，人们不断地被告知地震发生时该怎么办，但是，当地面开始抖动时，连贯而理智的思维就停止了。1989年洛马普列塔地震袭击了北加州之后，美国地质调查机构进行了一项调查，结果显示：只有13％的圣克鲁斯人寻求即时保护，而接近70％的人要么呆住了，要么向外跑。这是地震中的老问题，不论人们知道多少对策，当大地像未被驯服的野马一样猛然跃起，家具开始在室内横冲乱撞，盲目的本能就占据了上风，告诉人们“离开那个鬼地方”。不幸的是，这样做只能增加伤亡，当遭受惊吓的居民尖叫着冲向街头时，他们更容易被下落的建筑材料和其他各种从天而降的碎片击中。人们应该就近钻入结实的家具下面，或者就近在走廊的过梁下面躲藏。

地震的破坏力很强，主要因为很多地震多发地区的城市建筑物抗震能力较差，不足以抵抗大地震发生时地面的剧烈摇晃。加利福尼亚州的现代建筑方法严格遵循建筑规范，保证建筑物能抵抗对其他地方来说是毁灭性的地震，这项政策已经产生了显著的效果，在过去15年中，因大地震而造成的伤亡和破坏大幅降低。即便如此，1994年袭击南加州的北岭地震仍然造成了高达350亿美元的损失，其中大部分损失缘于地震对老旧建筑的破坏。其他地震多发国家也制定了建筑条例，以减少地面摇晃引起的破坏，但是这些条例常常得不到落实。1999年，一场里氏7.4级的地震袭击了土耳其的伊兹米特地区，15万间房屋倒塌，1.7万人丧生，政府和管理部门的失职所带来的恶果暴露无遗。地震中，许多住宅区完全被夷为平地，楼层的先后坍塌形成了成堆的混凝土板，从下面逃生的机会很小。在2001年1月份，印度西北部古吉拉特邦的普杰地区遭受了一场严重的地震，40万间房屋被夷为平地，大约10万人死亡。大部分死亡缘于当地古老的建筑方法：用泥土或水泥将巨大的石板稀松地粘在一起，构成了房子四周厚重的围墙，而屋顶也是很重的石块。当地面开始摇晃时，这些房子没有任何抗震能力，随时可能崩塌并砸中屋内的人。在更近的2003年，发生在伊朗南部巴姆城的一场中度地震夺取了巴姆古城的2.6万人的生命，原因是当地传统的土砖（泥砖）建筑物不能抵抗任何地面摇晃，而2005年在巴基斯坦的一场大地震中，死亡人数超过了8万。

在上一个千年中，因为地震而死亡的人数至少有800万。听起来很吓人，但是随着地震多发地区大城市的快速兴起，也许在几个世纪内这个数字就会被超越。一些地震学家已经发出了警告，在不久的将来，仅一场大地震就可能夺取300万人的生命。如果不幸的事发生在卡拉奇或墨西哥城，尽管灾难将对地震国产生严重的影响，但对全球的影响很小，只是全球多数人的生活会受到一定冲击。如果地震中心是日本首都东京，情况就大不相同。2015年的规划表明，到那时，东京–横滨这一集合城市将是地球上城市人口密度最大的地方，共有3,600多万人。集合城市就坐落在地球上的地震多发地带，在这里，东边的太平洋和菲律宾板块插入到了巨大的欧亚板块下面。近80年前，这里曾经被大地震摧毁，从此以后一直是不祥的宁静，而现在距离下一次大地震不会太久了，届时世界上的工业强国之一将会受到重创。灾难一旦发生，经济的冲击波将迅速横扫全球，迫使一个个国家屈服。为了让大家初步了解日本首都的命运，让我们回头看看20世纪发生的一场大灾难，即日本人称之为关东大地震的骇人事件。

图16　1923年日本关东大地震后引发的烈火连续两天烧遍整个东京，只剩下遍地废墟

1923年9月1日，在东京和横滨，黎明像往常一样来临了，但是对很多人来说，这天就是他们的末日。地震发生在近午时分，餐馆和啤酒馆里挤满了饥肠辘辘的工人，一家人坐在家里共进午餐。正在此时，低沉的隆隆声突然变成了可怕的巨吼，相模湾底下的地质断层断裂，强烈的冲击波朝北直扑向这两个城市，首先冲入横滨，接着在短短40秒内冲进了首都东京的中心地区。这次大地震为里氏8.3级，剧烈的地面摇晃使人根本无法站立。成千上万的房屋倾刻间坍塌为一片废墟，里面的人瞬间被埋葬。这些倒塌的房屋多是由传统的木墙和很重的瓦顶建成。终于，石块撞击和房屋倒塌引发的巨响被火焰的劈啪声所取代，虽然略微安静了一些，但却同样可怕，上千个翻倒的炉子点燃了坍塌房屋中的木料，大火开始燃烧起来。轻风助火势，成百万处的小火很快汇聚成势不可挡的火海，吞噬了所有废墟。震惊的男人、女人和小孩哆嗦着，身处开阔地却无处逃生，活活地葬身火海。在一处废墟上，4万人被大火夺去了生命，人们拥挤在一起，以致于他们炭化的尸体仍然站得笔直。大火持续燃烧了两天两夜，烧光了城市中一切可烧的东西，最后自行熄灭，只留下世界末日般的荒凉景象。死亡总数我们无从知晓，但是有20多万人在地震和随后的大火中丧生。日本的经济损失惨重，换算成现在的价格大约有500亿美元。地震和6年后的“大衰退”共同导致了日本的经济崩溃和严重困难。有人曾经指出，就像在德国魏玛共和国时期一样，这种情况助长了民族主义的气焰和军事力量的抬头，导致了侵略扩张和帝国主义，最终引发战争。

在新千年初期，东京和横滨这对双子城市又一次等待着它们的命运，不过，不论对日本还是全世界而言，这一次的命运将更加悲惨。目前，该地区的工业和商业力量已经成为世界市场的一个重要组成部分，其影响力已经辐射到了地球上许多遥远的角落，将全球经济连为一体，各国财富都会受到它的影响。一旦东京倒下，日本也将倒下，其他地方也将紧随其后。但这种情况会在什么时候出现呢？东京周边地下岩石中的张力已经积聚了78年，除了1992年的一次震级为5.9的小地震和2005年的另一次小地震，该地区的地下活动一直很平静。然而，政府和民众都知道这种平静不会持续很久，并投入了大量的资金建设防震楼宇、改善教育和应急预案，甚至努力确定下一次大地震的确切时间。但到目前为止，准确预报地震已经证明是做不到的，在近期取得突破的希望也很渺茫。除此之外，一大部分老旧建筑所用的材料仍然不坚固，预计有100万间木质房屋可能正好为下次地震后的大火提供燃料。就在10年前，东京以南400公里的神户发生地震，6,000人死亡。这次地震也许可以当作东京未来面临的大地震的缩影。神户受到了严重破坏，经济损失达1,500亿美元，而严重的火灾正是造成这些损失的重要原因。同时，应急效率也明显很低，远没有达到世界各国的期望，因为日本通常被认为是高效的典范。由于各种各样的原因，地方政府没能应对地震后的混乱局面。因为没有预案来确保应急物资和设备运送到急需的地方，一旦道路被杂物堵塞或铁路无法使用，城市中数十万无家可归的人在地震发生后的几天内就几乎接受不到任何援助。公平地说，一些问题——至少是神户遭遇的问题——能够反映出日本社会的等级结构，这种结构压制了自由决断和自由行动，阻碍了突发情况下的快速反应。如果没有重大的改变，在这种根深蒂固的、严格的社会礼仪规范的束缚下，任何一个东京地区的地震突发预案都很难高效地发挥作用。

东京和横滨的地质条件复杂，地球上的三大地质构造板块在这里汇集。这些板块相对运动所产生的巨大张力通过局部断层的突然位移而周期性地释放，从而引发毁灭性的地震。事实上，该地区附近有很多活动断层，而大地震可能发生在4个不同的地方。地震学家认为，这些地区的地震早该发生了，或者至少已经在逼近。根据地震科学家的预测，在东京和横滨以南大约75公里——靠近小田原的地方——一场6.5到7级的地震随时可能发生。这场地震虽然会在当地造成严重的损害，并对东京和横滨产生中度破坏，但不可能像1923年地震那样对首都东京产生如此巨大的破坏。与此类似，另一个名为东海（Tokai）的地震即将到达骏河湾下西南方向150公里的地方。据科学家预测，这将是一场里氏8级的大地震，它无疑将摧毁沿海城市静冈市，但东京由于距离太远可能不会受到严重影响。更值得担心的是预测中的另外两场地震，它们会给东京地区造成更大的威胁，当地人们也在战战兢兢地等待着。地震学家预测，就在首都东京的正下方，一场震级为7的地震随时可能发生。这场当地人称为直下型（chokka-gata）的地震将对首都造成严重的破坏，而横滨受到的冲击则较小。最糟糕的是，1923年关东大地震在100年之内可能重演。这可能是一场震级为8的大地震，就像约80年前的情景一样，相模湾湾底南部的断层将会断裂，冲击波将快速向北，首先冲入横滨，然后在不到半分钟内进入东京。

日本政府仍然坚信他们的科学家能够提前探测到“大地震”即将发生时的警讯。如此相信科学，这既少见又令人感动，但是这种信心却用错了地方。回顾以前，人们已经注意到在有些地震来临前，井窖中的水位会下降，从岩石中散发的放射性气体氡的浓度会增大，但是这些现象并不总是能观测得到，而且，这些变化出现后并不一定会发生地震，因此将这些征兆用于地震预报就非常不可靠。希腊的一些科学家声称，地震前他们能在地壳上探测到电信号，但这种方法由于没有令人信服的证据而遭到了大多数地震学家的嘲笑。另一方面，动物、鸟类和鱼类往往在地震发生前行为怪异，这种说法看似有几分道理，而且日本人实际上正在认真研究，以期发现鲇鱼——在其他生物体中——能否帮助他们预报下一次大地震。问题是，没有人知道动物如何能在事前探测到地震，尽管有人提出岩石中的张力可以在动物的皮毛、甚至鱼鳞上产生电荷，引起小的电击，由此引起动物的躁动不安。我们不禁要问，如果一头猪行为异常，又该如何判断呢？

即使先知先觉的鲇鱼没有发出一丝预警信号，下一次大地震也有可能在毫无征兆的情况下袭击东京地区。那时，新近落成的建筑将依然挺立，许多老旧的房屋将会坍塌。尽管一些建筑中安装了燃气自动关闭装置，但爆炸的燃料罐、开裂的燃气管道、油料和化学品的溢出足以使大火吞噬上百万的木质房屋。就像在1923年，火灾的破坏力可能与地震本身的破坏力相当，所造成的人员伤亡也相近——估计多达6万。虽然我们很难事先估算下一次大地震导致的经济损失，但是据一家针对保险行业的建模公司估计，损失将高达3.3万亿美元，这是迄今为止损失最大的自然灾害，是神户大地震的20倍，也是1994年美国历史上损失最惨重的自然灾害——加利福尼亚州北岭地震的60倍。

人们普遍认为这对日本经济的打击是毁灭性的。日本是一个高度密集的国家，东京地区不仅是国家政府所在地，也是证券市场和70％国内外大公司的总部所在地。日本是全球第二大经济大国，占亚洲GDP的51％和全球GDP的13％，尽管目前经济低迷，在大地震最终爆发时，它仍有可能是一个经济强国。为了灾后重建和复兴，日本极有可能被迫从海外大规模撤资、抛售政府手中持有的欧洲和美国债券、出售海外资产、关闭海外工厂。当一个接一个的国家发现自己在全力应付迅速崩溃的全球经济时，经济衰退将很快到来，这次衰退比1929年——那年华尔街股市暴跌，仅美国就有10万家企业关闭——以来的任何时候都严重。届时，失业率会出奇地高，许多国家的政治和社会结构也将开始解体。没有人知道东京大地震后的萧条将持续多久——也许几年，也许几十年——也不知道情况会有多糟糕。同样重要的是，这种推测的情景何时才能真正出现？也许只要几十年，也许要100年或更长时间，但如果这个大城市在下世纪初再次被摧毁，大家是不会感到惊奇的。

尽管有时被媒体称为“乌鸦嘴”，但是我并不希望你们把我看作纯粹的厄运预言者，并且看到此就把书合上，感觉未来毫无希望。的确，从地质学上看，地球是个非常危险的地方，我们研究得越深，地壳构造对人类文明的威胁似乎就越严重。另一方面，我们一直都在学习和收集资料，以便抵御或缓解下一次超级火山爆发或大海啸的冲击。最终，我们有可能较准确地进行地震预报，而且肯定地说，一个世纪之内，在地球上任何地方出现火山不稳定或大量熔岩喷出地面之前，我们的卫星都能提前观测到。地球科学家几乎每天都在着手解决一些对人类社会构成严重威胁的事件，对它们了解也越来越多。最起码在地球下一次剧烈抖动时，我们不会像祖先面对多巴火山时那样满脸的困惑和恐惧，而是有了更充分的准备。

令人不安的事实

·平均每10万年就有两次火山超级爆发。

·在7.4万年前的多巴火山超级爆发后，地球至少有6年处于火山冬天。

·在多巴火山超级爆发后，全球人口可能只剩下几千人。

·1949年拉帕尔马岛（加那利群岛）上的别哈火山西侧滑坡，一夜之间下降4米。

·如果别哈火山崩塌进入大海，美国东部沿海城市可能受到高达50米的海啸的袭击。

·预计下次东京大地震造成的损失将超过3.3万亿美元，并且可能引发全球经济崩溃。

注释

〔1〕特纳，英国风景画家，1775—1851