泥火山

泥火山（Mud volcano）是一种地质结构，通常由火山活动或塑性沉积物的挤压作用导致的大量气体、泥浆和岩石碎屑被喷发至地表并堆积形成。

泥火山（Mud volcano）是一种地质结构，类似于火山作用，但并不是真正的火山，主要通过喷发大量气体、泥浆和岩石碎屑进行活动，喷出的物质堆积后形成的平顶锥形地貌被称为泥火山锥（Muddy volcanic cone），高度可从几米到几十米，有时甚至达到几百米。

1827年11月27日，俄国黑海西岸巴库附近的居民们目睹天空中突然升起一团火焰，误以为是火山爆发的前兆，因此纷纷逃离。当他们安全距离外回望时，发现原先火光四溢的地方开始喷发粘稠的泥浆，这种含有气体的泥浆持续喷射了超过20个小时后才渐渐停息，留下了一个小土丘。1977年5月25日，台湾省屏东县西南的鲤鱼山伴随着一声巨响，一股夹杂着泥浆的气柱从地下冲破土壤，直冲天际，现场还弥漫着一股臭味。对这种只喷泥浆不喷岩浆的自然喷发现象，人们称之为泥火山喷发，由这种喷发形成的山称为泥火山。泥火山现象曾被称为“泥泉”“类火山” “气体火山"或“气油火山”。为了有别于岩浆成因火山(热火山)，有人称泥火山为“凉火山”。2006年，斯图尔特（Stewart）和戴维斯（Davies）创造了“泥火山系统（mud volcano system）”一词，用以描述与泥火山及其连接火山与其源地层单元的综合体相关的一组结构。

地质学家们对于泥火山的形成原因尚未达成统一的看法，目前主流的观点分为两派。一种观点认为，泥火山可能是火山活动接近停止或处于间歇期及硫磺气体喷发阶段时，附近的温泉或浅海地区淤泥受到火山气体的渗透和影响，导致淤泥变色并最终喷发至地表。喷发物不仅包括泥浆，还有大量的气体和岩石碎片，有时还伴有硫磺气体的喷发。这种类型的泥火山一般分布在火山活动带上，最具代表性的例子位于美国黄石公园。

黄石公园泥火山

另一种观点认为，泥火山的形成与地下含有厚层的塑性沉积物有关，这些沉积物中富含大量的地下水和碳氢化合物气体。当这些沉积物因构造活动受到挤压，特别是在褶皱的核心部分产生断层时，受到巨大压力的含水塑性沉积物会连同气体和岩石碎屑一起沿断层喷发至地表，进而形成泥火山。这类泥火山多见于油气藏发育地区，例如阿塞拜疆巴库油田、新疆独山子和新疆白杨沟的泥火山群等，这些地区的泥火山可能与当地的油田相关。全球大部分泥火山都属于这种成因，尤其是里海周边的油田区。

独山子泥火山

泥火山由黏土、岩屑、水和天然气等物质构成，主体泥浆由细粒沉积物，如粘土和淤泥组成，这种泥浆通常富含有机物。泥火山的水源多样化，可能来自降水、地表水以及地下水含水层。这些水源不仅提供泥火山所需的液态成分，还可以润滑地壳中的断层和裂缝，帮助流体和气体向地表迁移。泥火山中含有的气体主要包括甲烷、二氧化碳和氮气，这些气体是由地下有机物分解产生的，常被困于泥火山的沉积物和液体之中。此外，泥火山还含有多种矿物质，包括硫、石膏和黄铁矿等。

泥火山的大小各不相同，可以从几米高的小锥体变化到几千米宽的大型山体，外形通常是锥状或盆穴状的小丘，而丘顶部通常有凹陷，并存在一条通向深部的通道，连接到更深处的泥浆房。通道的形状多样，从圆柱形到不规则形状，甚至仅为裂缝。接近地表时，主通道往往会变细并分叉成多个小的侧面或侧向管道，通常管道越宽，喷出的物质就越多。

锥形泥火山的基本结构和主要要素图

泥火山的喷出口会沿着地表的断层或裂缝呈珠串状分布，有的形成深沟，有的像深井一样。这些翻滚的泥浆会持续从喷出口溢出，随着时间的推移，逐渐干燥形成泥丘，外形类似常见的火山锥，但规模远小于传统的火山锥，通常泥火山锥的底座直径只有几米到几十米，高度一般不超过10米。泥火山口通常很浅，并能间歇性地喷泥。由于易受侵蚀，泥火山的喷出物会不断重建其锥体。

泥火山通常沿背斜轴部或断裂分布，经常出现在构造活动区域附近，例如俯冲带，并且可以在陆地或海底找到。在泥火山地区，地表通常被泥流堆积物所覆盖，强降雨会侵蚀这些堆积物，形成平滑的倾斜边坡。随后，这些边坡会被雨水冲蚀成浅沟，持续的水流将浅沟扩大成小溪，逐渐形成锯齿状的小山脊和V形谷，光秃的泥岩层也随之暴露。

泥火山喷出的泥浆稠度与地下水分布密切相关，由于喷发泥浆的稠度不同，形成的泥火山外形也各异，大致可以分为五类：喷泥锥、喷泥盾、喷泥盆、喷泥池和喷泥洞。

• 喷泥锥：可形成数米高的锥形土丘，泥浆浓稠度最高，喷泥口直径从数十厘米到数米不等，形成的地形边坡陡峭，坡度倾斜角度在20°以上。

喷泥锥

• 喷泥盾：形状像盾形丘，泥浆浓稠度比喷泥锥低，喷泥口直径约数十厘米，形成的地形边坡较缓和，坡度倾斜角在5°-20°之间。

喷泥盾

• 喷泥盆：外观类似盛满水的脸盆，泥浆浓稠度较稀，喷泥口直径大约在1到2米之间，边坡角度非常缓和，坡度倾斜角在5°以下。

喷泥盆

• 喷泥池：泥浆浓稠度极稀，喷泥口直径可达数米以上，通常在低洼地形成直径超过10米的泥池水塘。

喷泥池

• 喷泥洞：喷泥量极低，地表上仅可见直径数厘米的喷泥口，直径通常在30厘米以下，常见于稻田、沟渠、山坡或树根下的洞穴中。

喷泥洞

全球已知约有2000座泥火山，随着对深海的持续探索，估计海底泥火山的总数在7000-100万之间。泥火山分布广泛，遍布多个国家和地区，包括墨西哥、委内端拉、哥伦比亚、秘鲁、厄瓜多尔、意大利、伊朗、巴基斯坦、印度、缅甸、马来亚群岛、苏门答腊岛、中国、日本、新西兰、乌克兰、罗马尼亚布扎、美国黄石公园，以及拥有最大泥火山群的阿塞拜疆巴库等。南里海盆地有400座位泥火山，其中约有220座分布在陆地上，而170多座位于海洋中。该盆地西南边缘是个特大的泥火山聚集区，在其44个泥火山区里，有28个区的泥火山数量不超过10座，另有5个区的泥火山数量达到40-388座，如南里海区。世界上最大的泥火山位阿塞拜疆的巴库油田附近，其泥火山锥可以达到数百米高，泥泉口附近还形成了小型泥火山。

全球泥火山分布图

在中国，泥火山的分布主要集中在台湾地区和新疆维吾尔自治区。此外，在青海省的柴达木盆地边缘的塔塔河上游地区、四川盆地的内渠江一带，以及江苏省南部等地，也发育有一些小型泥火山。在台湾，特别是在台南、高雄、花莲和台东等地，已经发现了20多座活动的泥火山，其中17座处于活跃状态。在新疆，分布有亚洲最大的双泥火山堆和最大的泥火山群，以及3个独特的泥火山点。这些包括乌苏市赛力克提牧场的泥火山堆、白杨沟的泥火山群，以及沙湾县霍尔果斯泥火山、独山子泥火山和温泉县石河子泥火山等。新疆乌苏的白杨沟附近拥有亚洲最大的泥火山群，位于天山北麓的山谷中。这个泥火山群共有80多个喷口，散布在一条长不超过百米、宽仅二三十米的狭长区域。这些活跃的泥火山，以泥泉和泥潭的形态出现，直径从几厘米到1-2米不等，分布于约半平方千米的山坡和谷地。在乌苏赛力克提牧场的艾维奇沟，有两座相距约10米的泥火山，它们的喷发物较稠，形成了高达七八米的金字塔形喷泥堆。新疆独山子西南3000米有一座高945米的黄色山峰，称为“泥火山”或“喷泥丘”，顶部有四个不断喷泥的口，喷出的泥浆冰凉且带有石油味。

白杨沟泥火山群

泥火山的喷发通常不涉及火焰，而是喷出大量类似油层水的矿化水和气体，主要气体成分为甲烷等烃类气体。当环境温度足够高或被点燃时，泥火山才会出现喷火现象。泥火山的喷发过程是由于内部大量气体积聚而造成的异常高压的释放，喷发的剧烈程度依赖于内部气体的量或是压力的大小。通常，在喷发的初期阶段，地震或其他意外因素导致裂缝形成时，由于内部压力较高，泥火山会经历短暂的爆炸性喷发，产生巨响，泥浆喷射的高度可以达到1-2米，同时伴随大量气体的释放。点燃后，火焰的高度甚至可以超过10米，如巴库和台湾的泥火山。随着泥浆的喷出，很快就会形成锥形的泥丘。

泥火山喷火

喷发进入后期，由于气体量的减少，喷发的能量开始减弱，泥火山逐渐变为较为平静的状态，表现为泥浆溢出或仅有气泡和泥泡在水面上翻滚。例如，乌苏白杨沟的泥火山已经进入了喷发的后期阶段，因为压力降低和天然气的减少，地下喷出的天然气和泥浆仅在喷发口内部翻滚，剧烈活动的泥火山口可以每分钟喷发超过60次。相比之下，独山子的泥火山喷发更为强烈，大约每十几分钟发生一次，泥浆在中心区域向四周翻滚，发出咕嘟声，喷口边缘有缺口，泥浆从这里缓缓流出，如果没有缺口，泥丘就会不断增高。据研究，春天是喷发最为活跃的季节，泥浆喷射高度最高。

泥火山的喷发周期主要由地下泥浆和气体聚合至足够压力后冲破地面所决定，这使得大多数泥火山呈现出间歇式喷发模式。在没有地震等外界事件的影响下，泥火山通常拥有相对稳定的喷发周期。然而，当受到地震等外部事件的影响时，喷发周期会变得不规则。例如，台湾屏东的泥火山平均每年喷发一次，但在地震发生时，喷发频率可能增加，甚至达到一年四次，同时喷发地点和影响面积也可能发生变化。

多数泥火山的喷发强度不大，对自然环境的影响相对较小，通常不会导致严重的灾害，但如果在泥火山区域进行钻探活动，可能因深部高压泥浆导致上部盖层裂开，从而引发大规模的喷发。在2006年5月29日，印度尼西亚东爪哇岛的诗都阿佐地区，一起油气钻井事故触发了泥火山露西的喷发，导致大量泥浆持续不断地外溢。这场喷发每天的泥浆排放量足以填满50个标准泳池，结果造成约10平方千米的房屋和农田被淹没，并迫使六万人搬迁。此外，大多数泥火山喷出的泥浆含有较多的盐分、硼、碘等元素，这些物质对农作物的生长不利。

露西泥火山

泥火山大多出现在油气田附近或石油天然气产地，释放出的温室气体量极为巨大，对全球气候产生重要影响。1958年的马卡洛夫气爆喷发出了3亿立方米的气体，1947年的陶拉盖依气爆喷发了4.95亿立方米，而1965年的奥脱马气爆则喷出了4.5亿立方米。在这些气爆中，甲烷（CH₄）的比例极高，如博格气爆中CH4占92%，二氧化碳仅占1.6%，一氧化碳（CO）占0.4%；而在塔曼气爆中，甲烷占65.6%，二氧化碳占31%。泥火山的喷发不仅限于陆地，海岸线附近也能发生。意大利伊奥利亚岛的伊特鲁尼亚海岸每年大约有2.5万吨的二氧化碳因泥火山喷发被排放到海水中，覆盖了近15平方千米的区域。Botarro岛北端的Panareadegassing气田显示在海底10米深处，由砾岩层形成的盖层下聚集了大量的二氧化碳气体。

由于泥浆喷发过程中会释放出可燃性气体，这些气体有时会自燃，从而引发火灾。1902年在俄国阿塞拜疆的巴斯·达克泥火山喷发引发的大火，导致6名牧羊人和2000只羊丧生。1958年里海的Makarov泥火山就曾喷发出高达500米的火焰，烟雾飘散高达万米以上。此外，泥火山主要由相对未固结的沉积物构成，因边坡坡度较大而极易不稳定，容易引发滑坡等地质灾害。

泥火山在石油业具有非常重要的意义。泥火山喷发的物质主要是粥状的银灰色泥浆，这种泥浆中通常含有较重的石油气味，喷出的天然气以干气为主。因此，泥火山不仅是一种地质现象，也可以视为油气的直接迹象，与油气的生成、运移和保存过程有着直接的关联。在油气勘探的早期阶段，泥火山的存在可以作为评估含油气区远景的一个重要指标。据统计，近40%的已知油气田是在地表有油气迹象的地方发现的。阿塞拜疆境内2/3的油田都位于泥火山附近地区。因此，将泥火山作为油气勘探的指示或标志，寻找附近保存条件良好的油气藏，成为了油气勘探中的一项重要策略。

阿塞拜疆哥布斯坦泥火山

泥火山会把地层深处的矿物带到地表，泥浆中含有钡[bèi]、铜、锌、锶[sī]等多种微量元素，其质地细腻且具黏性，非常适合用作涂敷材料，因此具有较高的理疗和美容价值。这种泥浆还可以添加各种对人体有益的药剂，形成一种高效的保养产品。在日本、俄罗斯和德国，这种矿泥浴已经非常流行，使用的材料包括泥火山泥浆、火山温泉旁的泥土、海底或湖底沉积物，甚至是天然物质燃烧后的粉末。这些材料被混合成膏状后涂抹于身体，再在高温环境下加热，使皮肤在温暖的状态下吸收丰富的营养物质，其健康效果既快速又显著。

泥浆池

• 地震观测

在乌克兰共和国伊万诺-弗兰科夫斯克州，泥火山的首次喷发记录是在1977年3月4日，与罗马尼亚7.2级地震前后时间相近。自那以后，据专家观察，该地区泥火山的每次喷发都与半径300千米内发生的地震有关联。2004年10月，当中国台湾地区经历了一场6.2级地震，高雄县的泥火山在震前多次喷发，并且喷发频率和强度有明显增加。地震发生后不久，台湾有关部门对靠近旗山断层附近的泥火山群展开了定点观测，并在泥火山口布设了多种地下流体水化学和水物理观测仪器进行常规监测。在中国新疆地区，一些学者对北天山地区泥火山与地震之间的关系进行了初步的定性探讨，认为泥火山活动反映了天山大范围区域构造应力加强过程中地壳运动的一种表现。

• 甲烷储量

通过确定特定泥火山的甲烷量，然后估算含有水合物的泥火山数量，可以对全球范围内的甲烷聚集量进行初步估算。根据Ginsburg、Soloviev等（1999）的研究，通过计算泥火山面积、黏土角砾中平均水合物含量和含水合物带厚度，估算了里海Buzdag泥火山和挪威海Hakon Mosby泥火山水合物中的甲烷量。根据Weeks（1974）和Milkov（2000）的研究，全球泥火山数量估计在10-10个之间。然而，并非所有海底泥火山都含有气体水合物，例如，在巴巴多斯近海钻探的5个泥火山中只有Atalante含水合物，而在地中海的不同区域的钻探结果显示，含水合物的泥火山比例可能仅为10%左右。