聖海倫火山

聖海倫火山是一座活火山，位於美國太平洋西北區華盛頓州的斯卡梅尼亞縣，西雅圖市以南 154 公里，波特蘭市東北 85 公里處，是喀斯喀特山脈的一部分。山的名稱來自英國外交官聖海倫勳爵，他是 18 世紀對此地進行勘測的探險家喬治・溫哥華的朋友。聖海倫火山是包含 160 多個活火山的環太平洋火山帶的一部分，因火山灰噴發和火山碎屑流而聞名。

聖海倫火山以其發生在 1980 年 5 月 18 日 08:32（太平洋標準時間）的爆發而聞名。這是美國曆史上死傷人數最多、經濟損失最大的火山爆發（1912 年阿拉斯加卡特邁火山爆發是美國曆史上規模最大的火山爆發）。聖海倫火山爆發造成 57 人死亡，250 座住宅、47 座橋樑、24 公里鐵路和 300 公里高速公路被摧毀。火山爆發引發的大規模山崩使山的海拔高度從爆發前 2950 米下降到了 2550 米，並形成了 1.5 公里寬、125 米深的馬蹄形火山口。噴發出的火山灰和碎屑的體積達到了 2.3 立方公里，是歷史記載中最大規模的一次。雖然與其他地質年代發生過的火山爆發相比則有所遜色。

與喀斯喀特山脈其他火山類似，聖海倫火山呈圓錐形，由熔岩、火山灰、輕石和其它沉積物交替層疊堆積而成。聖海倫火山還包括玄武岩和安山岩層，幾個英安巖火山穹丘即為從中噴發形成。最大的一個火山穹丘構成了老的山峰，另一個則構成了北側的「山羊石」，它們都被 1980 年的爆發摧毀。

地理位置和描述

聖海倫火山位於喀斯開山脈東段，亞當斯山（Mount Adams）正西 55 公里處。這些「兄弟姐妹火山」分別距喀斯開山脈火山中的巨人 —— 雷尼爾山約 80 公里。與聖海倫火山距離最近的主要火山是東南方向約 95 公里處俄勒岡州的胡德山。

與喀斯開山脈其他主要火山相比，聖海倫火山的地質年齡相對較小，1980 年爆發之前的山峰更是在約 2200 年前才開始形成。在全新世時期（約 1 萬年前），它是喀斯開山脈最活躍的火山。

即便在由於爆發失去其部分高度之前，聖海倫火山也不屬於喀斯開山脈中最高的，其山峰海拔在華盛頓州只排在第五。聖海倫火山在周圍的群山中受到矚目是因其山峰形狀的對稱，以及 1980 年前山峰上厚厚的積雪，並因此得到了「美國的富士山」的暱稱。火山的底部與臨近的山脊相連，橫跨約 9.5 公里，北側海拔約 1340 米，其餘部分海拔約 1220 米。火山山峰從底部向上直聳 1500 米。在爆發前的林木線位置，山峰的寬度約有 6.4 公里。

火山上的溪流分別匯入三大河流系統：北方和西北方的圖爾特河（Toutle River），西邊的卡拉馬河（Kalama River），和東南方向的劉易斯河（Lewis River）。當地每年平均 3.6m 的降雨和山頂上厚度可達 4.9 米的積雪為溪流供應了充足的水源。Lewis 河上有三座水庫，用於水力發電。山南側和東側的溪流流入火山正南方位於上游的雨燕水庫（Swift Reservoir）。

雖然聖海倫火山屬於斯卡梅尼亞縣，最佳的登山線路卻在西面穿越考利茨縣。華盛頓州 504 號州路，即靈湖紀念公路（Spirit Lake Memorial Highway），在火山西 55 公里處與車流繁忙的 5 號州際公路 49 號出口相連。這條南北方向的主要州際公路沿考利茨河（Cowlit River）掠過低地上的巖堡市（Castle Rock）、長景市（Longview）和凱爾索（Kelso）等城市，並穿過西南 80 公里處的溫哥華 — 波特蘭城市群。離火山最近的居民區是山峰西南偏南 18 公里劉易斯河谷上的庫格（Cougar）。火山周圍被吉福德・平肖國家森林環繞。

人類歷史

2.1 對美洲原住民的重要性

吉福德・平肖國家森林（Gifford Pinchot National Forest）中的古代營地遺蹟顯示從 6500 年前開始就有人類在這一地區生活。歷史上，聖海倫火山的活動對當地住民的生活有巨大的影響。考古學者發現 3500 年前的一次爆發把原住民的定居點掩埋在了一層厚厚的輕石下面，之後 2000 年內沒有人在該地區定居。到了近代，當地的 Cowlitz、Taidnapam、Klickitat、Chinookan 和 Yakama 部落季節性的移居到這裡，採集越橘果（huckleberry）、捕鮭魚、駝鹿和鹿。

美洲原住民的民間故事中有不少關於聖海倫火山和喀斯開山脈其他火山爆發的描述。其中最著名的大概是 Klickitats 人的眾神之橋（Bridge of the Gods）傳說。在故事中，眾神的首領 Tyhee Saghalie 和他的兩個兒子 Pahto（又稱 Klickitat）和 Wyeast 從遙遠的北方順哥倫比亞河而下尋找適合定居的地方。

他們來到了現今被稱作達爾斯的地方，發現這裡的環境前所未見的美麗。兩個兒子為了這塊土地爭執起來，為了解決這場爭吵，父親用他的神弓朝南北方向各射了一箭。Phato 循著北方的箭而去，並在那裡定居下來，Wyeast 則定居到了南方。Saghalie 接著造了 Tanmahawis，即眾神之橋，以便他的家人定期團聚。

後來 Saghalie 的兩個兒子同時愛上了美麗的少女 Loowit。Loowit 不知如何選擇，兩個兒子便為她而打鬥起來，村莊和叢林在打鬥中燃燒起來。整個地區都被毀壞，地面的劇烈振動還使眾神之橋也落入了河中，形成了哥倫比亞河峽谷一帶的山脈。

作為懲罰，Saghalie 把兩個兒子變成了兩座山。Wyeast，頭顱揚起代表著他的驕傲，變成了今天的胡德山；而 Pahto，頭朝向著他的愛人，成為了亞當斯山。少女 Loowit 變成了聖海倫火山，Klickitats 則稱她為 Louwala-Clough，即 “煙火之山” 之意。

2.2 歐洲人探險活動

英國皇家海軍指揮官喬治・溫哥華和發現號上的軍官在勘測北太平洋海岸時，於 1792 年 5 月 19 日做出了歐洲第一次發現聖海倫火山的記錄。溫哥華在 10 月 20 日發現號經過哥倫比亞河口時將其以英國外交官聖海倫勳爵的名字命名。

之後，探險者，貿易者和傳教士收到了這一地區有火山爆發的報告。地質學者和歷史學者很久之後斷定火山爆發發生在 1800 年，標誌著長達 57 年的山羊石爆發期（見地質部分）。見到當時的 “幹雪” 並因此感到惶恐，華盛頓州西北 Nespelem 部落的居民花費了大量時間祈禱而不去收穫食物，因此遭受了困窘的冬季。

1805 年末 1806 年初，劉易斯與克拉克探險隊的隊員從哥倫比亞河望見了聖海倫山，但未報告有正在進行的或剛結束的爆發。他們記錄的流沙和桑迪河口阻塞等現象顯示之前幾十年間胡德山曾經有過爆發。

2.3 白人定居地和地區使用

這一地區最早的非土著定居者是毛皮商人和獵人。這些人中的多數為英國的哈德遜灣公司工作。 在 1890 年代早期，一個 156 平方英里的採礦區在靈湖建立起來。到了 1911 年，已經有超過 400 個採礦許可的申請被提交。然而發現到的礦藏數量從來也沒達到能夠使人獲利的程度。很大力量被花費在修建通往礦區的道路或鐵路上，但一直也沒有修成。1911 年，人們已經很明白的意識到這裡的礦藏的數量並不足以抵銷高昂的運輸費用了。

梅雷迪斯・蓋爾德納（Meredith Gairdner）醫生為哈德遜灣公司在溫哥華堡工作時，於 1835 年做出了此地最早的火山爆發目擊報告。他將報告發給了《愛丁堡新哲學期刊》（Edinburgh New Philosophical Journal），並在 1836 年 1 月得到出版。1841 年耶魯大學的詹姆斯・德懷特・達納（James Dwight Dana）在美國探險遠征隊（United States Exploring Expedition）的航行途經哥倫比亞河口時看到了火山的山峰。考察隊的另一個成員後來描述了山腳下有 “細胞狀玄武岩熔岩”。

1842 年秋末或初冬，附近的定居者和傳教士目擊了所謂的 “大爆發”。這一小規模的噴發形成了大片的煙塵雲，輕微的爆炸一直持續了 15 年。這一時期的爆發很有可能是水蒸氣爆發。喬賽亞・蘭伯森・帕裡什（Josiah Lamberson Parrish）牧師在俄勒岡州尚波伊（Champoeg）目擊了 1842 年 11 月 22 日的爆發。火山灰可能一直飄散到了東南 80 公里處俄勒岡州的達爾斯。

1843 年 10 月，加利福尼亞州未來州長彼得・哈德曼・伯內特講述了一個本地原住民的腿和腳在捕鹿時被岩漿或熱火山灰嚴重燒傷，併到溫哥華堡尋求治療的故事。但當時溫哥華堡的負責人 Napolean McGilvery 否認有此事發生。故事的可信程度也因此令人懷疑。英國中尉亨利・J・沃爾（Henry J. Warre）在 1845 年對爆發做了素描，兩年之後加拿大畫家保羅・凱恩繪製了徐徐冒煙的火山水彩畫。沃倫的作品顯示了在山的西側或西北側（可能是山羊石）離山頂三分之一山高距離處一個噴發口噴出的物體，而凱恩的一個實地素描也顯示了從大約相同位置冒出濃煙的情景。

1857 年 4 月 17 日，華盛頓州斯特萊庫姆市的報紙 “共和黨人” 報告 “聖海倫山及以南的其他一些山，據目擊者稱…… 處於爆發的狀態”。這次爆發沒有產生多少火山灰，顯示爆發的規模較小。這是 1854 年以來的第一次火山活動報告。

在 1980 年爆發之前，靈湖一年四季都可以開展旅遊活動，夏季適宜遊船、游泳和露營，冬季則可以滑雪。

2.4 1980 年爆發對人類的影響

聖海倫火山在 1980 年 5 月 18 日發生了災難性的大爆發。之前幾個月裡，山的北面一個巨大的凸出部分不斷增長，最終一次中等規模的地震在山北側引起了歷史記錄上最大的滑坡。剛剛暴露出在火山的灼熱高壓岩石從此噴發而出，導致了美國本土四十八個州歷史記錄上最大的火山爆發 （細節見地質部分。）

在 1980 年大爆發之前，84 歲的旅館主人哈里・R・杜魯門（Harry Randall Truman）成了全國皆知的人物。他已經在這裡居住了 54 年，在火山爆發即將來臨之際，雖然地方當局反覆勸告，但他還是拒絕撤離。火山最終爆發，形成了巨大的朝北的火山口，57 人在爆發中喪生或者失蹤，哈里・杜魯門的遺體至今下落不明。如果火山沒有發生在星期天，而是早一天爆發，伐木工人都會在崗位上工作，死亡人數幾乎肯定會高很多。

火山爆發的遇難者還包括 30 歲的火山學者大衛・A・約翰斯頓。約翰斯頓在附近的冷水山脊（Coldwater Ridge）進行觀測，在觀測點被熱火山灰雲席捲之前的一刻留下了對火山爆發的最早報告：“溫哥華！溫哥華！這個時刻到了！” 約翰斯頓的遺體至今下落不明。

美國總統吉米・卡特在視察火山造成的破壞後說 “有人說這裡看起來像月球表面。其實跟這裡比起來，月球表面只不過是高爾夫球場。”5 月 23 日，一組攝製人員由西雅圖的電影製作人奧託・謝伊拜爾帶領，搭乘直升機到聖海倫山上，拍攝記錄爆發造成的毀壞。在 5 月 25 日火山發生第二次爆發，攝製組倖免於難，並在兩天後被國民警衛隊營救。他們的影片 “聖海倫山” 在 1981 年 5 月 18 日，也就是爆發一週年當天上映。

2.5 保護與爆發後歷史

1982 年美國總統里根及美國國會建立了聖海倫山國家火山紀念地，包括了吉福品徹國家森林中聖海倫山周圍 445 平方公里的土地。

在 1980 年火山爆發以後，那一區域的自然環境逐漸回復了毀滅之前的舊觀。1987 年，美國國家森林局重新開放火山供登山者登山。火山開放持續到 2004 年，新的火山活動導致了附近的區域再度關閉。

被關閉的最著名地段是裡季。此前每天最早到達的 100 個遠足者被允許攀登火山山頂。2006 年 7 月 21 日起， 火山又再度開放給登山者登山。

地質歷史

3.1 爆發活動的祖先時期

聖海倫火山早期爆發的時期是距今大約 40000 至 35000 年前的 “猿猴峽谷時期”（Ape Canyon Stage），距今 20000 至 18000 年前的 “美洲獅時期”（Cougar Stage），和距今約 13000 至 8000 年前的 “雨燕溪時期”（Swift Creek Stage）。現代時期被稱作 “靈湖時期”（Spirit Lake Stage）。靈湖時期以前的時期被統稱為祖先時期。祖先與現代時期的主要區別在於噴發岩漿的構成成份。祖先時期的岩漿包含英安巖和安山石，而現代時期的岩漿則成份複雜，包含橄欖石、玄武岩、英安巖和安山石等等。

聖海倫火山在距今 37600 年前的更新世，即猿猴峽谷時期開始成長，並噴發出英安巖和安山石的輕石和火山灰。36000 年前，一次大規模的火山泥石流沿火山瀉落，而泥石流在聖海倫火山的所有爆發週期中都扮演著重要的角色。猿猴峽谷時期在距今約 35000 年前結束，接下來的是長達 17000 年相對平靜。祖先時期的部分火山錐在爆發中分裂，並在距今 14000 到 18000 年前的冰河時期被冰川搬運移動。

第二個爆發期即美洲獅時期於距今約 20000 年前開始，持續約 2000 年。灼熱輕石的火山碎屑流和火山灰以及火山岩穹頂的增長都在這一時期發生。之後又出現了 5000 年的平靜期，直到雨燕溪爆發期開始，代表性的現象是火山碎屑流，穹頂增長和火山灰對附近地區的覆蓋。雨燕溪爆發期在距今 8000 年前結束。

3.2 史密斯溪和松木溪爆發期

公元前約 2500 年，持續了 4000 年的平靜被史密斯溪爆發期的開始打斷。火山噴出大量火山灰和棕黃色輕石，覆蓋了幾千平方公里的土地。透過火山灰層體積判斷，公元前 1900 年發生的火山爆發是聖海倫火山在全新世發生的為人所知的最大規模爆發。這一爆發期一直持續到約公元前 1600 年，噴發出的物質在 80 公里外今天的瑞尼爾山國家公園堆積了 46 釐米厚。噴發物最遠在北至加拿大阿爾伯塔省的班夫國家公園，南至俄勒岡州東部都有蹤跡。噴發在整個範圍內的物質體積總計可能有 10 立方公里之多。接下來火山又沉靜了約 400 年。

公元前 1200 左右火山再度甦醒，松木溪爆發期由此開始。這一時期持續到約公元前 800 年，以爆發規模較小為特徵。無數粘稠熾熱的岩漿沿山而下，停留在附近的山谷裡。公元前 1000 年到公元前 500 年之間一次大規模的火山泥流填埋了路易斯河谷 65 公里長的一段。

3.3 城堡溪和糖碗爆發期

接下來的爆發期是城堡溪（Castle Creek）爆發期，於公元前 400 年開始，特徵是火山岩漿組成成份的變化，即新出現的橄欖石和玄武岩。1980 年前的火山頂就是在這個時期開始形成的。在之前常見的碎屑岩石之外，這一時期的顯著特徵是大量的岩漿流。大量的安山石和玄武岩岩漿覆蓋了山的一部分，公元 100 年的一次岩漿流一直流到了路易斯和卡拉瑪河谷。其他成份，比如因其岩漿管（lava tube）系統而得名的山洞玄武岩，從其噴發口一直流到 15 公里之外。在公元 1 世紀裡，火山灰流沿了北側之河川和卡拉瑪河谷移動了 50 公里遠，甚至可能達到了哥倫比亞河。接下來的 400 年是火山的平靜期。

糖碗爆發期十分短暫，且於火山的歷史中其他爆發期有截然不同的特點。它帶來了 1980 年之前唯一明確的定向爆炸式的爆發。岩漿首先安靜從火山流出並形成了一個穹頂，接下來發生了至少兩次猛烈的爆炸，產生了少量的火山碎屑，爆炸堆積物，碎屑流和火山泥流。

3.4 卡拉瑪和山羊石爆發期

在約 1480 年，持續了 700 年的平靜期被打破，大量的灰白色英安巖輕石和火山灰開始噴發，標誌著卡拉瑪時期的開端。1480 年發生的爆發比 1980 年 5 月 18 日的爆發規模還要大幾倍。接下來又一次規模堪與 1980 年相比的爆發在 1482 年發生。火山灰和輕石在東北 9.5 公里處堆積了 1 米厚；在 80 公里外也有 5 釐米厚。大量的火山碎屑流和火山泥石流接著順山南坡而下，衝進卡拉瑪河。

這一為期 150 年的爆發期中，岩漿中的矽土成份有所減少，爆發產生的安山石火山灰形成了至少 8 層深淺相間的地層。成塊的安山石岩漿從火山口沿山東南側而下。後來，火山碎屑流蓋過安山石岩漿，流入卡拉瑪河河谷。最終英安巖在火山口上填滿了以前爆炸形成的彈坑，形成了幾百米高的火山丘。火山丘側面的大塊部分脫落，以碎石形態覆蓋在火山錐上。側向的爆發在火山口東南壁上開出了一個缺口。卡拉瑪時期在約 1647 年結束時，聖海倫火山達到了其最高的海拔，也形成了高度對稱的外形。接下來的 150 年裡火山再次迴歸平靜。

1800 年開始的山羊石爆發期持續了 57 年，這也是第一個對聖海倫火山爆發的口頭和書面描述共同存在的時期。與卡拉瑪時期類似，山羊石爆發期開始於英安巖火山灰爆發，隨之而來的是安山石岩漿，最後在英安巖火山丘形成時達到頂峰。在規模上，1800 年的爆發可能與 1980 年的爆發接近，但沒有對山峰造成毀壞。火山灰向東北飄散到華盛頓州中部和東部，愛達荷州北部，和蒙大拿州西部。1831 年到 1857 年接連發生了至少十餘次小規模爆發，其中還包括在 1842 年發生的一次相對規模較大的爆發，噴發口就在山北坡山羊石或其附近。

3.5 現代爆發期

3.5.1 1980 年到 2001 年之間的活動

在 1980 年 3 月 20 日，聖海倫火山經歷了一場里氏 4.2 的地震。煙霧於 3 月 27 日開始從火山口冒出。到 4 月末，聖海倫火山的北面開始凸起及膨脹起來。毫無先兆的情況下，強度 5.1 級的第二次地震於 5 月 18 日發生，引發了山北坡大規模的塌陷，造成了歷史記載以來最大的岩屑山崩。山體內的岩漿噴發形成了大規模的火山碎屑流，夷平了附近 600 平方公里的植被和建築物。在火山爆發指數中，這次爆發被列為普林尼式爆發。

山北坡的塌陷混雜著冰、雪和水形成了火山泥流。泥流沿 Toutle 河及 Cowlitz 河前進了若干公里，摧毀了一路的橋樑和伐木場。總共三百萬立方米的物質被泥流運送到了南方 27 公里外的哥倫比亞河裡。

劇烈的火山灰噴發持續了 9 個多小時，煙柱高度達到了海平面以上 20 到 27 公里。煙柱以每小時 95 公里的速度向東飄移，中午時到達愛達荷州。5 月 18 日大約下午 5:30，垂直煙柱的高度開始減小，較小規模的噴發一直持續到了幾天之後。

聖海倫火山爆發的能量總共相當於三億五千萬噸 TNT 炸藥，或者 27000 枚廣島原子彈，又或者 7 倍於人類建造測試過的最大當量核武器沙皇炸彈的威力。它噴出了 2.8 立方公里的物質。山北坡的塌陷使聖海倫山的海拔縮短了將近 400 米，留下了一個 1.6 到 3.2 英里寬，800 米深的火山坑，北面留有巨大的缺口。爆發一共使 57 人喪生，還殺死了將近 7000 頭大型動物（鹿、馬鹿和熊），以及附近漁業孵化場的約一千二百萬條魚。有超過 200 所住宅，300 公里長的公路和 25 公里鐵路遭毀壞。

在 1980 年到 1986 年之間，聖海倫火山的火山活動持續不斷。新的岩漿形成了新的火山丘，大量的小規模爆炸和造丘爆發時有發生。從 1989 年 12 月 7 日到 1990 年 1 月 6 日，以及 1990 年 11 月 5 日到 1991 年 2 月 14 日，火山發生爆發，有時還伴隨著火山灰形成的巨大雲團。

3.5.2 2004 年之後的火山活動

聖海倫火山在 2004 年的 10 月 1 日再度活躍起來，最初的特徵是成百上千次的小規模地震，隨後則幾次噴出蒸氣和火山灰。

熔岩在 2004 年 10 月 11 日達到了火山表層，在已有火山丘的南側形成了新的火山丘。這一成長從 2005 年一整年一直持續到 2006 年。過程中的一些現象被觀察記錄下來，比如 “鯨背”，包含著冷卻固化的岩漿受擠壓形成的長柱。這些現象都相當不穩定，在形成後很快就倒塌消失了。2005 年 7 月 2 日，鯨背的一角折斷墜落，造成的落石把煙塵送到了幾百米高的空中。（見 USGS 事前事後對比照片）

2005 年 3 月 8 日發生了醒目的火山活動。噴出的 11,000 米（36,000 英尺）高的煙霧和灰塵雲從西雅圖（美國華盛頓州）也能看到。這次小規模的噴發是造丘運動積蓄壓力的釋放，伴隨著噴發的是 2.5 級地震。

另一個在火山丘上形成的現象被成為 “鰭”（fin）或 “板”（slab）。大約半個足球場大小的冷卻了的火山岩以每天 2 米的速度被推著向上升。2006 年 6 月中，巖板開始在頻繁的巖崩中破裂，同時還在不斷的受擠壓上升。這時火山丘的最高高度是 2301 米，仍然比 2005 年 7 月鯨背坍塌前的高度要矮。

2006 年 10 月 22 日下午 3:13，一場 3.5 級地震使 Spine 7 脫落，引起的火山丘的崩塌把火山灰煙柱送到了火山口西面 2000 米的空中，煙柱接下來很快消散了。

2006 年 11 月 19 日，大片的冷凝水蒸氣煙柱使媒體推測火山發生了小規模爆發。然而美國地質調查局的喀斯開火山觀測站（Cascades Volcano Observatory）並沒有發現明顯的火山灰雲團。火山從 2004 年開始的持續活動被認為主要是火山口內湧出的岩漿緩慢建造火山丘和擠壓的結果。