史前的大规模地震、火山喷发还有遗迹可以追寻吗？ - 知乎

史前的大规模地震、火山喷发还有遗迹可以追寻吗？ - 知乎

我觉得我前段日子在PBS制作的NOVA上看到的一个故事很适合回答你的问题

故事得从伦敦的一次考古挖掘讲起

英国的考古学家在挖掘位于伦敦市的一个中世纪墓葬的时候，有了一个惊人的发现，他们发现这个墓地里竟然躺了4000多具完整人体骨骼，包括男人，女人和儿童。科学家在这些骨骼上并没发现钝器或者利器导致死亡的证据，死亡原因蹊跷。但可科学家能判断这些人是在段时间内突然死亡的,据此判断"Something has gone very wrong"。那这个"something"到底是什么东西呢？

为了解开这个谜团，他们对骨骼进行了放射性碳定年法（Radiocarbon dating）测定，去确定这批人的死亡时间，希望得到这个时间点后，再参考历史文献，看看有没有历史记录的重大灾难性事件跟这个时间吻合

测定结果显示这批人一块死于1250年左右，那么是不是被称为上帝之鞭的欧洲黑死病导致的呢？很遗憾不是，欧洲黑死病发生于公元1348年，大概是其一百年以后。

考古学家决定去大英图书馆（British Library）寻找答案

这本书是750年前一个和尚写的，使用拉丁文，记录了英格兰的历史

在这本书里，有一个记录引起了考古学家的注意，在1258年的夏天，伦敦发生了气温骤降的天气，导致了农作物和家畜大量死亡，进而导致饥荒（希望懂拉丁文的知友翻译下下面截图里的文字）。书里还记录，饥荒导致了大量人死亡，这些人被埋葬在了一起。

考古学家很兴奋，因为这一发现跟伦敦的考古发现无论是时间点还是死亡原因都能吻合。

书里还记录，这次饥荒导致了伦敦15000人被饿死，是当时伦敦三分之一的人口. 假如是天气原因造成的话，那么是不是也很有可能大规模影响其他地方呢？通过搜寻查阅对那个时间段地球其他地方的历史资料，从伦敦周边地区开始考察，考古学家发现在那段时间，地球上很多地方的农作物都大量死亡。据此科学家判定，在这段时间内，地球整个北半球普遍遭遇极端天气。那么什么灾难性事件最有可能产生如此大规模影响呢？也许你跟科学家想到一起了：火上喷发。那么问题来了：地球上哪座火山导致这次事件呢？

下图黄色区域代表经查证史料显示有农作物减产的区域，区域从英国开始往外扩散。为什么从英国开始逐渐向周边排查呢？可能刚开始他们假设灾难的发生地是英国。就像地心说到日心说的演变，开始都没有全局视角，都是在凭经验在黑暗中摸索。

离伦敦最近的火山位于几千英里外的冰岛

其中座位于冰岛的火山叫作哎呀(Eyia),2010年喷发过一次，对当时欧洲航班的影响持续好几周

另外一座冰岛火山叫Laki,历史资料显示其在1783年喷发过一次，对整个欧洲造成了大量伤亡。

然而考古学家查阅资料后发现，两百多年前即1815年位于印度尼西亚的Tambora地区发生过更加猛烈的火山爆发。

由于火山灰的持续影响，这次火山爆发直接导致整个欧洲在1816年失去了夏天，造成了约60000人死亡。

火山灰还影响到了纽约，导致纽约七月夏天竟然下起了大雪。

科学家猜测，是不是也是印尼的某个火山在接近1258年也发生过大规模喷发导致了1258年那次饥荒呢？

1991年位于菲律宾的Pinatubo一座火山爆发，产生的压力直接把整个山头击碎成片，把小石子喷送到高达35千米的大气中，火山灰遮天蔽日，直接导致当地八百多少死亡，造成20万人无家可归。火山喷出来的酸性物质在大气中形成一种特殊的气溶胶，导致一部分阳光无法抵达地表，这种酸性气溶胶的影响比火山灰还大，导致整个地球平均温度降低了1个华氏度，持续两年气温才恢复火山爆发前状态。

然而1258年那次降温比这次剧烈得多，科学家据此推断1258年那次火山爆发比菲律宾的这个要剧烈得多。

但是没有历史资料记录显示1258年前后发生过火山爆发，这成了火山研究学界最大的谜团。

北极的冰块是历史的忠诚记录者，万一1258年真的那么大规模的火山爆发，那么火山灰里的物质很可能会在北极的冰川里留下蛛丝马迹。

于是这帮人跑到了北极去打洞。

打出来的冰块最早可以追溯到地球13万年前的历史。

他们把打出来的冰块一根根截断，做上记号，存在冰箱里，运到了美国的位于内华达州的沙漠研究中心做分析。

眼前的这块冰条大约是1250-1255年之间的，他用手比的那段距离大概相当于一年的时间

冰块里面有冰封着微小的空气泡，里面的空气就是当年冰块形成时的空气。由于剧烈的火山爆发会让大气中的硫酸物质暴增，科学家通过分析空气泡里的硫酸成分去寻找火山喷发的证据。

他们一英尺一英尺的去分析里面空气的成分

果然，分析后发现对应1258年的时间段的冰块里的空气泡里的硫酸含量剧增。

由于从火山喷发到包含硫酸的空气流到北极需要些时间，科学家据此推断火山很有可能是1257年年底喷发的。

他们分析了从耶稣降生的公元元年到人类现代文明的2000年的冰块，发现1258年的冰块里硫酸含量比其他任何时间都要高出很多很多。

地球另外一个地方爆发了火山导致欧洲那出现极端恶劣天气进而导致饥荒，想想1258年的欧洲人当时也没互联网渠道去获知火山爆发这一消息，他们是不是又会把那次天气的变化归结为上帝的愤怒。

技术的缺乏能产生信仰，技术的诞生也能毁灭信仰。

现在已经找到了足够的证据证明1257年左右的确发生过超级超级火山喷发，下一个问题是1257年的这个火山口究竟在地球哪个地方。

几千年来，地球上共有大概1500个左右（下图红色区域）活跃过的火山口，从1500里找到一个正确的是个非常有挑战性的工作。

下图环太平洋火山带

每个火山喷发后，形成的火山灰的化学成分或者比例是不一样的，火山灰的化学成分相当于我们人类的FaceID,分析化学成分可以确认火山灰的归属。

科学家分析了1258年的火山灰后发现，其化学成分跟已知的任何一个火山化学成分都不一样，也就再次确认了1258年如此大规模的火山喷发竟然没有历史记录。

下图是火山灰放大5万倍后的样子

这帮人想去南极找找答案，他们又去南极打洞了，而且他们貌似打得很开心

分析完南极1258年的冰块后，他们惊奇的发现，里面火山灰成分竟然跟北极是一样的！

这个说明1257年爆发的火山喷出来的火山灰竟然覆盖全球！

搞遥感的人通过NASA的卫星图片分析了地球不同位置火山配发后空气中含有硫酸气溶胶的扩散情况，分析的结果是只有火山喷发点位于赤道附近，才最有可能导致火山灰流向地球两级。

然而即便是把寻找区域缩放到赤道附近，仍然有七百多个火山口需要筛选，这其中很多火山历史上都发生过超级喷发，每个都有可能是1257年的罪魁祸首，由于寻找困难，火山学术研究界已经放弃寻找了。

然而法国的一个搞地理的大哥站出来了，说你们这帮怂货竟然连这个都搞不定，让哥来。

他们从印尼地区开始排查，因为印尼是历史上记录全球第二多的，有大规模火山爆发的一个地区。

印尼地处两个地质板块连接地带，下面的板块会往连接的空隙释放水，导致上面的板块石头熔点降低，再加上上面的板块摩擦生热，进而造成石头融化，形成岩浆，喷挤到地面

那么这位法国的大哥究竟能不能找到1257的超级火山口呢？

等我先把手上的论文处理完，过段时间再更新

---------------------------回来更新啦--------------------

之前说到法国大哥毛遂自荐了，you can you up 喽

想要排查火山首先得找到火山口吧，他们先从容易的下手。

火山岩浆冷却后可以形成一种叫浮石（Pumice）的石头，这种石头是一种不错的建筑材料，印尼当地人愿意去找火山口开采这种石头，于是一个个矿石厂便清晰得暴露在了卫星图片上，显示着一些大的火山口所处的大概位置。

下图是浮石

运用这种办法，他们在卫星图片上找到了好几个火山口，并且一一做了调查，然而由于这些火山口的浮石质地太软，他们认为这些火山口历史太久远，不像是1257年的火山喷发留下来的。

法国大哥继续在卫星图片上排查，他们发现离巴厘岛不远的一个叫Lombok的小岛上有个巨型火山口，会不会是这个火山呢？

他们决定去实地调查，分析后地形他们认为，这个火山口其实是由两座山构成，小的叫Mount Rinjani,大的叫Caldera.

Caldara喷发后，造成地形下陷，形成下面的大湖。

然而现在Caldara中间还留有一个小的火山头，叫Mount Barujari,现在依然活跃。

下图是位于中间的Mount Barujari小火山头，这个小山头2016年左右还喷发过，然而它太小了，不大可能有1257年那个量级的破坏程度，然而会不会是这个小火山所在的被湖水填满了的巨大的火山口Caldera或者Rinjani呢？

他们在卫星图片上发现离这口火山不远的地方有一个浮石采石厂，他们驱车去那里寻找答案。

他们到那就有惊人发现，那里的浮石沉积物有36米高，这个高度是在其他地方不曾见过的，对比下图的树的高度就能感受下沉积物的高度。这些浮石是不是来自于1257年的那次火山爆发呢？这些火山沉积物距离上面提到的火山口还有不短的距离，法国大哥有些疑虑。

他们推测是不是Caldera那的大火山爆发后，大量的岩浆从高到低像泥石流一样被冲积到这个地方。

他们分析浮石构成后发现，这的浮石相对来说成分复杂，而且参差不齐。据此推断这些浮石不是那种从天而降的火山岩浆或者火山灰造成的，而是像泥石流一样从高处裹杂这路上的杂物一路冲下来的。

法国大哥和他的一个火山专家研究伙伴在浮石半山腰。

他们觉得这些浮石很有可能就是从Caldera火山那冲下来的，而Caldera火山很有可能就是1257年的那次喷发的超级火山。然而这些都仅仅是猜测，他们需要更加有力的证据。

这些浮石假如是1257年从Caldera或者Mount Rinjani冲下来的，那么冲下的过程会燃烧并且夹裹一些燃烧的木炭，用碳同位素测定法可以测定浮石的形成的时间。

还有就是分析浮石里面残存的火山灰，看看是否能跟北极还有南极发现的火山灰ID吻合。

另外，他们还去当地的历史博物馆，看看有没有关于1257年火山大喷发的记录

到了历史博物馆，打开了尘封多年的储藏历史资料的柜子

这些历史资料是记录在竹简上的，那个时候蔡伦发明的纸还没传到这或者当地也没自己发明纸

竹简上用爪哇语（Javanese）记录或者描述的内容甚至可以追溯的当地的史前。

在这堆竹简里，他们挑出来了记录13世纪的竹简并认真阅读。

记录显示，那个时间段内Mount Rinjani发生山崩，Mount Samalas塌陷，石头排成排从山上涌下来。

这一记录跟他们的推测基本吻合，然而竹简里提到的Mount Samalas却是疑团，他们从未听说过Mount Samalas啊，只知道有与Mount Rinjani相邻的Caldera。

莫非Mount Samalas塌陷后就从此消失了，当地居民又给其遗迹起了名叫Caldera？

竹简还记录说，火山喷发后把岛上的房子都冲到海里了，对岛上居民造成大面积伤害。

可能是活过来的少部分居民发现之前的Mount Samalas不见了，就给那个地方起了新的名字，然而他们需要科学依据去证明这种猜测。

法国大哥组织当地居民跟他一块登上海拔两千多米的上山，寻找证据

爬到火山口了

火山专家手下下围绕湖水的一座座山头就是Caldara,一座巨大火山的残存物，中间大湖的存在很容易联想到竹简里描述的"大山塌陷"二字。

紧邻Caldara旁边的这个山头就是险峻的海拔高达3700米的Mount Rinjani，这个山头的一半是消失的，很容易让人联想到竹简里记载的"山崩"二字。

根据历史上关于Mount Samalas的记录，他们试图重建当时火山喷发前这座上的样子

重建后的结果是下面这样，下图Mount Samalas的位置就是现在Caldera的地方。

对比重建后和现在的样子，不难判断Mount Samalas发生了塌陷，Mount Rinjani发生了山崩

Mount Samalas喷发后,山体被烧空，发生坍塌，下面是侧面图

下面是鸟瞰视角，山头开始崩裂，最后塌陷

Mount Samalas从此消失，留下了新的Caldera

塌陷后留下了Caldera山和其围绕着的大湖

上面的那个猜测跟实际地质情况吻合，而且跟历史记录也吻合

假如这个消失的Mount Samalas就是这个小岛记录的超级火山，那么它是不是也是造成1257年欧洲灾荒那个大火山呢？回答这个问题需要进一步的证据。

他们从Mount Samalas周边还有附近小岛一百多个地方对浮石（岩浆残留物）和火山灰取样。

对火山所在的小岛做地质调查，测算火山沉积物厚度分布

他们在火山附近的距离47公里一个名叫Sumbawa的小岛上地方也发现了Mount Samalas的岩浆残留物，据此推算，Mount Samalas喷出的岩浆高度高达43千米。这个高度比1980年美国发生的最严重的圣海伦火山喷出的岩浆高度还高16千米，是过去1万年以内喷发高度最高的（之一）。

这个时候之前提到的碳同位素测定结果也出来了，结果显示之前提到的那个三十多米高的浮石里的木炭来自13世纪后半叶。

还记得之前提到的火山灰ID吗，这时候测试结果也出来了

Samalas火山灰跟极地（北极和南极）得到的火山灰在放大几万倍下观察，两者棱角很像

进一步的化学成分分析表明，Samalas火山灰跟极地（北极和南极）得到的火山灰化学成分吻合，下图蓝色的线代表Samalas火山，红色的代表极地火山灰，

所有的证据全部都涌向同一个结论：Samalas火山就是造成开头伦敦1258年大饥荒的罪魁祸首。

从开始确定1257年有大火山，经历了30年后才最终确定其位置，解开一切谜团。

法国大哥和他的火山专家小伙伴进一步还原了当时Samalas样子。

Samalas开始以每秒一百万顿岩浆的喷发量爆发，喷到民航飞机正常飞行高度的五倍，火山云直接覆盖面积直径高达724千米。

喷发最后阶段，火山坍塌，岩浆和山石以200公里每小时的速度向山下涌去，覆盖了整个小岛，岩浆厚度高达50米。

大家都开过高速，知道200 km/hour什么概念。

这股热"泥石流"的温度达摄氏815度，即便是开着特斯拉刚发布的Roadster 2也会因工作温度过高，而跑不过岩浆。

火山云造成全球天气骤变，欧洲大面积农作物减产，伦敦饥荒。

Samalas可能是有史记录以来最大的最猛烈的火山。

还记得之前提到的Caldera中间的小火山头吗

这个小火山头依旧活跃，虽然它小，但是它的活跃意味着Samalas下的地壳活动依然频繁。

小山头周边的湖水温度高于正常水温，周围磁场活跃，

距离它上次喷发已经过去760年了，它还会再来么？

原视频连接

Killer Volcanoes | NOVA | PBS

注，本题问的是史前，但本答案说的火山是史后（谁能告诉我具体分割线），很尴尬啊

希望懂南宋或者元代历史的知友查证下咱这个拥有五千年文明国度是否有对1257年前后关于天气，粮草，牲畜产出方面的变化的记录。另外蒙古在1257年攻打南宋，这个是历史巧合还是受大火山喷发影响？希望知友在评论区对这些问题发表意见。

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必应背景0527：从印尼的火山喷发，到临安的冰封西子。