本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
第一批美国科学家和记者于 1902 年 5 月 21 日抵达，随后英国和法国的研究人员也相继到来。
就在 13 天前，加勒比海岛屿马提尼克岛上的圣皮埃尔市被一种不明火山现象摧毁。地质学家对城市内部的破坏范围和模式感到困惑，该城市距离活火山培雷火山顶峰近六公里。这次火山爆发估计造成 30,000 人死亡，并摧毁了城市中几乎所有建筑物。然而，尽管破坏严重，并且有零星目击者的报告，但并未发现熔岩流——据推测这是造成破坏的主要原因。
美国自然历史博物馆的地质学家埃德蒙·霍维描述了当时的景象：“在许多地方，[破坏的]界限穿过单棵树木，使其一侧变黑烧毁，另一侧则绿意盎然，仿佛从未发生过火山爆发。”
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然后，在 7 月 9 日，伦敦皇家学会的地质学家坦佩斯特·安德森和约翰·S·弗莱特观察并幸存了摧毁这座城市的真正现象
“云层呈球形，类似于圆形突起，以惊人的能量放大和倍增。它们向海面延伸，朝我们的方向而来，每时每刻都在沸腾和改变形状。它没有横向扩散。它没有上升到大气中，而是像湍流的团块一样降落在海面上……”
地质学家首次观察到致命的“火山碎屑云”——法国火山学家阿尔弗雷德·拉克鲁瓦（Alfred Lacroix，1863-1948）后来将这种现象命名为“白炽云”或“炽热的雪崩”。“火山碎屑云”，今天被称为火山碎屑密度流，是火山颗粒和热气体的混合物，根据其密度长距离流动。火山碎屑流可能源于冷却的喷发柱的部分坍塌、横向爆发或源于熔岩穹丘或火山部分坍塌的热雪崩。
在认识到这种奇特的火山现象后，地质学家开始担忧：为什么火山碎屑密度流如此危险，致命影响能波及多远？
在圣皮埃尔的废墟中，人们观察到各种线索，有助于解开这个谜团。一些尸体被可怕地撕裂，从内部炸开，内脏暴露在外。另一些尸体被可怕地烧焦，但令人惊讶的是，覆盖尸体的衣服却完好无损。根据在废墟中发现的熔融玻璃（熔化温度约 700°C）和未改变的铜管（熔化温度约 1,100°C）的观测结果，估计摧毁圣皮埃尔的火山碎屑流内部温度在 700-1,000°C 之间。
这种强烈的热量会烧伤皮肤，身体外层由于热冲击而收缩并被撕裂，内脏被挤压出来。在未直接受到 1,000°C 高温流冲击的区域，人们吸入较冷的 gases (300°C)，他们因肺部内的灰烬窒息而死，并从内到外被烤熟，衣服保持完好无损。
对大约 2,000 年前发生的一次火山爆发的考察提供了关于火山碎屑流如何致死的进一步证据。
公元 79 年，维苏威火山的爆发摧毁了火山周围的村庄和城市，也摧毁了著名的庞贝城。
第一批人类遗骸是在庞贝开始系统挖掘仅两个月后，即 1748 年 4 月 19 日，在斯塔比亚大街和诺拉大街的交叉口被发现的。在随后的几个世纪里，在或多或少出于科学动机的挖掘活动中，发现了更多的人类和动物遗骸。在附近的赫库兰尼姆村发现了 328 具尸体，在庞贝，截至 2002 年，已知尸体为 1,150 具，不包括早期发现但后来重新埋葬或永远丢失的数百具尸体。
早期的游客海斯特·林奇在 1786 年参观庞贝时回忆道：“有些人会带走一些部分，就像我一样，在我的小博物馆里拥有一个比 17 个世纪更古老的骨头；……当我看到一位法国绅士把一根人骨放进口袋时，我注意到了。”
图 1. 皇帝朱塞佩二世参观庞贝期间发现人类遗骸，让-克劳德·里卡德·德·圣农（Jean-Claude Ricard de Saint-Non，1781-1786 年）的艺术作品。
2010 年发表的研究将人工加热的近代骨骼与从庞贝火山涌浪沉积物中回收的骨骼进行了比较。还考虑了尸体在灰烬和涌浪沉积物地层中的记录位置。
图 2. 庞贝火山沉积物的简化地层，与维苏威火山周围城市被摧毁的时间顺序相关联。火山爆发始于火山灰和火山砾降落（A1-A8），这种持续沉积被六次独特的火山碎屑流或涌浪（S1 至 S6）序列打断，这些涌浪的力量逐渐增强，导致建筑物大面积倒塌和人员伤亡。
火山碎屑涌浪 S4 造成了庞贝的大部分伤亡，即使由此产生的沉积物只有 3 厘米厚，因为它实际上是第一个到达并覆盖城市的涌浪，摧毁了约 80 平方公里的区域。火山学家“Fitzgabbro”分享了一些庞贝及其周边地区各种沉积物的图像。
在庞贝，在早期喷发阶段的灰烬层中，发现了 394 具骨骼。其中 90% 的受害者死于建筑物内，可能是由于屋顶和地板倒塌。后来的S4 涌浪沉积物保存了 650 人的遗骸，据推测他们死于涌浪的影响：高温和灰烬窒息。
从这 93 个由分解尸体留下的空腔制成的石膏模型中，奥普隆蒂斯（一个海滨郊区遗址）的 37 具尸体和赫库兰尼姆的 78 具骨骼被分为一个方案，该方案考虑了尸体的姿势——例如，当表现出明显的“冻结”在运动中时，栩栩如生——大多数尸体都是以这样的姿势被发现的 (73%)。
古代骨骼上的损伤，显示表面上的微裂纹和内部骨骼结构的再结晶，是热改性的迹象。将这些骨骼与在实验中加热的现代骨骼的观察结果进行比较，研究人员能够确定涌浪内部导致人们死亡的温度范围，在奥普隆蒂斯和赫库兰尼姆至少为 500-600°C，在庞贝为 300-250°C。
赫库兰尼姆和奥普隆蒂斯的温度足以汽化受害者的肉体，从而使灰烬能够包裹骨骼，而在庞贝，由于温度较低，尸体保持完整并保存在火山沉积物中。在有机物分解后，会留下一个空隙，今天可以用石膏填充该空隙，以形成不幸受害者的模型。
发表的结果质疑了一些早期的假设，例如人们死亡的主要原因是灰烬窒息。新的研究表明，热是主要死因，暴露于距离火山 10 公里处至少 250°C 的高温涌浪足以导致立即死亡和痉挛（“冻结”人们的运动），即使人们躲在建筑物内也是如此。
尽管火山碎屑流的冲击力和含尘气体的暴露时间向涌浪外围递减，理论上提高了生存的可能性，但温度在火山碎屑流的外沉积极限处仍然是致命的。
这些都是重要的结果，在编制火山周围区域的灾害地图时必须考虑这些结果。仅在维苏威火山，今天就有估计 30 万人居住在被认为在较大的爆炸性喷发期间处于火山碎屑流高风险的区域内（国家机构 I.N.G.V. 发布了一些计算机模拟视频，显示了火山碎屑云在维苏威火山周围可能扩散的情况）。
参考文献
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