海南隱藏著什么“海島基因”？揭秘火山海岸的地質(zhì)“史詩”

（海南大學“科普中國高校行”優(yōu)秀科普作品-圖文類）

火山海岸的地質(zhì)史詩——解碼海南萬年熔巖的時空密碼

在我國南端的海南島，火山與火山巖記錄著這片土地億萬年的地質(zhì)變遷，它們是大自然鬼斧神工的杰作，也是地球演化歷史的生動見證?；鹕綍鴮懼蟮刂畷鹕揭插懺炝撕u基因。

在海南島的蒼茫大地上，火山不僅是地質(zhì)演變的刻錄者，更是萬物共生的締造者。海南的火山活動歷經(jīng)了始新世、中新世、更新世、全新世四個噴發(fā)期，這座島嶼的骨骼也在巖漿與時間的淬煉中逐漸成型。

始新世時，全球板塊運動活躍，南海區(qū)域地殼不穩(wěn)定，海南地區(qū)火山活動較弱，小規(guī)模巖漿上涌，在局部形成少量玄武巖噴出及小型火山堆積體，為后續(xù)火山活動奠定物質(zhì)基礎。當時間邁入中新世，地球的構(gòu)造之手開始重塑這片海域——雷瓊裂谷的撕裂讓巖漿找到噴涌通道，石英拉斑玄武巖構(gòu)成的火山錐群刺破海平面，形成石英拉斑玄武巖和橄欖拉斑玄武巖，塑造出了火山錐、火山臺地等眾多火山地貌，改變區(qū)域地形地貌與海陸格局。如果說前兩個階段是火山史詩的序章，那么更新世則迎來了最壯闊的篇章。更新世全球處于冰期與間冰期交替的時期，而在這交替中，瓊北地區(qū)百余座火山競相蘇醒，海南火山活動進入盛期，大量巖漿快速噴發(fā)，噴發(fā)形式多樣，在瓊北形成100多座休眠活火山口群，造就石山火山群等典型火山地貌景觀，它們宛如大地的眼睛，默默凝視著時光的流轉(zhuǎn)。馬鞍嶺火山便是其中的典型代表，其獨特的雙火山口造型，一大一小，相互依偎，仿佛訴說著古老的故事。全新世板塊運動相對穩(wěn)定，海南地殼仍有一定活動性，早期仍有火山噴發(fā)，如馬鞍嶺火山距今1萬年以來有2次噴發(fā)，在局部形成小型火山堆積和熔巖流，改造周邊地形地貌，提供獨特地質(zhì)景觀與研究樣本。在海南省地質(zhì)局實驗室，激光剝蝕質(zhì)譜儀分析了火山玻璃包裹體，數(shù)據(jù)顯示，海口石山火山最后一次噴發(fā)在約1萬年前，噴發(fā)柱高度達25公里，火山碎屑流在8分鐘內(nèi)覆蓋了半徑15公里區(qū)域。

全新世的余韻仍在延續(xù)，地質(zhì)實驗室的激光剝蝕質(zhì)譜儀揭示著：萬年前那次驚天噴發(fā)中，25公里高的火山錐將熾熱印記烙進玄武巖的晶格。也正是這些凝固的火焰，孕育出大自然最精妙的幾何密碼。當熾熱的巖漿與冷靜的物理法則相遇，便誕生了令數(shù)學家驚嘆的完美形態(tài)。火山熔巖冷卻會形成玄武巖，而天然形成的玄武巖卻是規(guī)則六方柱狀節(jié)理，這背后蘊含多方面數(shù)學原理：基于能量最小原理，正六邊形在平面密鋪時總邊長最小，能使體系表面能最低，達到穩(wěn)定狀態(tài)；從對稱與平衡原理看，六方柱狀節(jié)理有高度對稱性，各方向受力和物理性質(zhì)均勻，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；按幾何生長原理，在各向同性介質(zhì)中，晶體生長界面演化時，三維空間各方向生長速率平衡，易形成六方柱狀形態(tài)；依據(jù)應力分布原理，六方柱狀結(jié)構(gòu)能讓熔巖冷卻產(chǎn)生的熱應力均勻分布，避免應力集中 ，促使這種節(jié)理形式出現(xiàn)。而在電子顯微鏡下，玄武巖氣孔呈現(xiàn)分形結(jié)構(gòu)，孔隙率最高達35%。據(jù)清代《瓊州府志》記載，當?shù)匕傩辗Q火山石為“蜂窩石”，也正因其孔隙率高的特性，明代海瑞曾用多孔玄武巖制作冬暖夏涼的“火山空調(diào)房”。

不僅如此，這些天然孔洞還是冷凝水的存儲器 是先民智慧的靈感源泉。在永興鎮(zhèn)的火山巖田壟間，古老智慧與現(xiàn)代科技正進行著跨越時空的對話。72歲的王阿公用玄武巖碎片鋪設的“滲灌田”里，這種傳承自宋代的「壘石造田」技藝，因火山巖的多孔特性煥發(fā)新生，火龍果根系能自主尋找石縫中的冷凝水，畝產(chǎn)比常規(guī)種植高出40%。相距不遠的海南熱帶農(nóng)業(yè)科學院試驗田，裝載北斗系統(tǒng)的無人拖拉機正播撒著火山巖基質(zhì)培育的超級稻種——玄武巖中萃取的微量元素，讓稻米硒含量提升3倍的奇跡，正是巖石與生命共舞的最新樂章。如果用粉碎火山巖培育的固氮菌群，甚至可以使退化紅壤有機質(zhì)含量3年提升5倍。

火山賦予的饋贈，在人類文明的高度繼續(xù)升華。美榔姐妹塔759塊玄武巖構(gòu)件，以純榫卯結(jié)構(gòu)演繹著力學與美學的雙重奏。美榔姐妹塔的抗風能力足足能達16級，同時由于有了火山石表面碳酸鹽化形成的可以使古建筑抗酸雨能力提升70%天然護甲，姐妹塔在酸雨侵蝕中也是愈發(fā)堅韌了。

圖 1 美榔姐妹塔

而那些巖漿流動造就的熔巖隧道，則在地下編織著奇幻世界。空腔相連的溶洞系統(tǒng)中，火山作用形成的巨大穹頂與滴水沉積的鐘乳石共生，是兩種洞穴形態(tài)混合，見證著兩種地質(zhì)力量跨越萬年的邂逅。

圖 2 ?？诨鹕狡呤?/p>

當晨曦染紅臨高角的火山海岸，氧化鐵與二氧化硅在巖層上描繪出藍綠銹斑，這是時間頒發(fā)的勛章。在海南省地質(zhì)博物館里，VR設備正帶著孩子們穿越萬年，重現(xiàn)火山噴發(fā)的壯麗場景；30公里外的勘探現(xiàn)場，工程師們破解著古火山通道的密碼，試圖將巖漿曾經(jīng)的路徑轉(zhuǎn)化為未來的儲氣庫。從先民壘石造田的智慧，到當代科學家破解巖石密碼的探索，從滲灌田里的石縫到北斗系統(tǒng)的定位信號；從榫卯結(jié)構(gòu)的力學傳承到地下空間的創(chuàng)新利用，這座火山熔鑄的海島，始終在書寫著人與自然共同進化的壯麗史詩。