我对泥火山有较浓的兴趣,从2003年到2015年的12年间,我曾经5次到乌苏泥火山和独山子泥火山,每次都有新的发现和体会。其间,还去看过新西兰的泥火山和台湾的泥火山。
泥火山,顾名思义是由喷发泥浆构成的“火山”。不过,泥火山不仅形状像火山,具有喷出口,有的还能冒火呢。
新疆乌苏泥火山群有两处,即白杨沟泥火山群和艾其沟泥火山群,休眠与活动的喷出口数量达到90多个,它们都位于天山北坡海拔1 200多米的丘陵地带。
白杨沟泥火山群白杨沟泥火山群位于距乌苏市区南42千米的白杨沟镇。泥火山群方圆200米范围内有三四十个正在喷发的泥火山口,有的如洗脸盆大,有的只有蚕豆般大,有的泥火山喷出口沿地表的断层或裂隙成串珠状分布。它们不时在“咕嘟、咕嘟”地冒泡,喷涌着灰绿色、灰白色或红褐色的泥浆,有的还夹带着一丝丝黑油般的液体,波纹似的一圈圈向外延伸。有的喷口频率较快,每分钟可超过60次;有的喷口比较安静,几分钟也喷不上一次。泥火山口多数为圆形,少数为椭圆形或梨形,有的还在喷口周围聚成一个小泥池,大者直径可达2米,泥浆从池边溢出,形成一条条小泥河,顺着山坡向下蜿蜒而去。在泥火山分布区还能釆集到硅化木等古生物化石。
媒体根据有关专家的认定,12年前就纷纷报道白杨沟泥火山“是世界最大的泥火山群”,后来又改口说“是在我国发现的最大的泥火山群”。
艾其沟泥火山群艾其沟泥火山群位于乌苏市南赛力克提牧场。在艾其沟泥火山群中有14座泥火山。其中有2座是罕见的孪生喷泥锥泥火山。AM01泥火山锥体相对高度12米,坡度自上而下由陡变缓,锥顶有3个喷发口,每分钟喷发20多次,锥体表面整齐地分布着由泥浆流下来后形成的沟槽;AM02泥火山锥体相对高度15米,喷口形成的泥池直径2.6米,喷发相对较弱,每分钟只喷发几次,锥体表面流痕和冲迹清晣可见。AM01和AM02泥火山的地下是同一个上升通道,喷出物质主要是泥浆、水和油状物。站在泥火山旁,似乎还能隐约感觉到喷发时大地的微微震动。艾其沟背斜及背斜北冀的断裂,是形成泥火山的主控构造。
泥火山的成因,目前还有许多问题没搞清楚,学术界也存在着争论。有学者认为,泥火山的形成机制主要有地震爆发、深部沉积物的圈结状态与气体含量、断层活动,以及人工钻井等。
泥火山是特定地质构造及水文地质环境下的一种构造流体地质现象。泥火山外部形态和喷发过程虽然与火山相似,但与火山有本质的区别。火山喷发的是高温熔岩,而泥火山喷发的是气体、水和泥浆。所以说泥火山是一种“假”火山。
乌苏泥火山群的形成原因可能是:地下水、天然气、石油在各种压力作用下,推动泥浆间歇性喷出地面而形成了泥火山。也就是说,形成乌苏泥火山要有5个必备条件,即水、气、压力、泥浆、通道。
水乌苏两处泥火山群都处在水资源极端匮乏和干旱的丘陵地带,有的还分布在山顶上。这里年平均降水量248 . 9 mm,年蒸发量却高达1 836.5 mm,而一年四季都有水的泥火山水源显然不是地表水。
泥火山南面是冰雪覆盖的天山,两者高度差很大,天山融化的雪水渗入地下到达泥火山,形成了常年稳定的地下水源。科研人员采集天山地表水与泥火山的水样,进行同位素测定后比较,得出的结论是两者相同。说明泥火山地下水的确来源于天山雪水。
地下水的分布状况决定泥浆的稠度:泥火山喷发时从地层带出的水多,泥浆便稀,带出的水少,泥浆就稠。喷发物的稀稠则决定了各种泥火山喷发口的形状,有的喷发物堆积成了锥体,有的仅仅是形成隆起的盾形,有的已经干涸,留下干涸的泥盆。
气体乌苏两处泥火山群都处在白垩纪和侏罗纪地层,这是一种成煤、聚煤和成油的地层。例如白杨沟泥火山群西南有储量达4亿吨的四棵树煤矿,东边有因煤层自燃而烟雾缭绕的烟云山。煤矿形成时同时产生的大量瓦斯气体就储藏在泥火山群地下。
乌苏煤矿瓦斯主要成分是烷烃,其中甲烷占绝大多数,平均含量达82.97%。另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外还含有硫化氢、二氧化碳和氮,以及微量的惰性气体,如氦和氩等。直到现在,当地人仍然把泥火山所在地称为“硫黄沟”或“明矾沟”,因为有些泥火山的泥浆散发出带有臭味的沼气、硫化氢等气体,有的可以点燃。
压力以甲烷占绝对优势的煤矿瓦斯常年封闭在岩层中,蕴蓄着很大的压力。
泥浆乌苏两处泥火山群地下是结构松软的泥岩。喷发流动的气体是最直接的动力,它把原本相对静止的泥岩和水混合搅拌到一起形成了泥浆。
两处泥火山群的周边是彩丘地貌。白杨沟泥火山群的西面是色彩艳丽的“国画山”,艾其沟泥火山群的东面是五颜六色的彩色山体。两处泥火山的地下泥岩显然也是具有各种颜色,这就可以解释为什么各个泥火山泥浆颜色的不同了。
经测定,红色是铁质砂岩,灰色是泥灰岩,黑色是锰质岩,黄色是泥质岩,褐黑色是菱铁矿。
通道100万年前,在剧烈的地质活动下,艾其沟和白杨沟所在的东西方向形成了一个较大的断裂带。两处泥火山就处于这个断裂上。地质活动中,破裂的构造带形成了很多裂隙,这些裂隙正好成为水气喷向地面的通道。
由此可见,这些因素已经满足了形成泥火山的基本条件。那么,为什么不同时候观察到的喷发频率不同呢?这应该和地下压应力的变化有关。
乌苏泥火山群的形成原因有其独特性,与真正的火山没有任何关系,著名的美国黄石公园泥火山则是火山活动的尾声。
旅游价值泥火山是罕见的自然景观,正在喷发的泥火山更少,对于旅游业来说,泥火山是一个独特而有吸引力的宝贵资源。正在喷发的乌苏泥火山群,能够向人们展示地壳活动的奥秘、地下深处的奇特信息和神奇的自然景观。
乌苏市旅游总体规划中,以泥火山景区为中心,还包括国画山、红河谷、烟云山等11个景点,将其打造成为3A级旅游风景区。整体规划面积为8 790公顷,日最大接待量为1万多人次。
新疆维吾尔自治区还拟将乌苏泥火山群建成国家地质公园。
理疗和美容价值泥火山喷发的物质主要是泥浆,这些泥浆经光谱分析含有钡、铜、锌、锶等多种微量元素。
泥浆具有较好的理疗价值。当地人用这种泥浆涂抹到患病处,发现对某些皮肤病具有一定疗效。泥浆具有较好的美容价值。将双手涂满泥浆,几分钟后用水洗干净,就会感觉有滑腻之感,市场上也有泥火山面膜销售。不过,泥浆要慎用,经测定乌苏泥火山菌落总数达63 000(个/ml),严重超出标准值1 000的63倍。
科研价值乌苏市的泥火山形态多样,具有重要的科学价值,是研究地貌、地层变化的生动材料。由于泥火山喷发时可以将大量有价值的信息带到地表,因此,科学家还将泥火山称为“天赐钻井”。
乌苏艾其沟泥火山动态远程监控系统已经完成,包括安装高清摄像机及控制器等。利用网络视频监控系统,实现了对乌苏泥火山的实时监测;分析预报人员还依据宏观活动图像进行研究和尝试地震预测。该监测网目前已成为国内、乃至世界范围内首个基于地震监测预报研究的观测网。
新疆地震局地下流体研究中心与防灾所共同组建的“基于流体地球化学探讨北天山地区泥火山成因”项目组,在艾其沟泥火山开展人工地震和高密度电法探测,对泥火山活动进行现场观测。
科研人员还对乌苏泥火山进行地形地貌、水文地质条件、泥火山堆积物特征进行了调查;系统分析了泥火山喷出物的流体地球化学组成。这对认识、保护与开发泥火山都具有重要意义。
在乌苏市这两座泥火山群的西面还有温泉县泥火山群,向东依次分布着独山子泥火山群和沙湾县泥火山群等。
独山子泥火山位于城区西南部的山峰上,虽然行政区划在独山子,但自然地理位置仍在乌苏市。独山子泥火山主要有两个喷出口。较大的一个喷口直径约0.6米,高出地面1米多。喷口内是灰绿色黏稠的泥浆,略带石油气味,不停地向外翻泥泡,汇集的泥浆沿开口外溢,在地表形成底部直径在10米以上的锥型丘,表面是干裂的泥浆块。
全世界有700多座泥火山。我国已知泥火山多为小型的泥火山,除新疆泥火山外,青海柴达木盆地边缘,大柴旦东部就有分布。台湾的高雄、屏东和恒春也有泥火山。国外在美国、新西兰、俄罗斯、墨西哥等国家有发现。比较著名的泥火山有伊朗的马克兰,罗马尼亚的布扎,最大的泥火山分布在阿塞拜疆的巴库,美国的黄石公园更是以泥火山闻名天下。