综述：埃特纳火山活跃侧面的持久性与韧性：地质学与考古学的综合视角

《Global and Planetary Change》：Persistence and resilience on Mount Etna's active flank: An integrated geological and archaeological perspective

火山环境中人类通过平衡风险与机遇实现长期适应，以意大利埃特纳火山东南麓圣文森拉·阿尔·波佐遗址为例，综合地质、考古等多学科数据揭示：蠕变断层增强地下水渗透维持热泉，地形屏障与战略位置提供稳定性，文化实践促进地热资源持续利用。该研究为火山活跃区可持续发展提供跨学科框架。

　　

卡拉·博塔里（Carla Bottari）|亚历山德罗·卢皮诺（Alessandro Luppino）|萨尔瓦托雷·克劳迪奥·阿尔帕罗内（Salvatore Claudio Alparone）|弗朗切斯卡·福尔尼（Francesca Forni）|詹卢卡·格罗佩利（Gianluca Groppelli）|米莫·帕拉诺（Mimmo Palano）|弗朗切斯科·索尔蒂诺（Francesco Sortino）|萨尔瓦托雷·贾曼科（Salvatore Giammanco）

摘要

火山环境展示了人类社区如何通过平衡风险与机遇，在动态且危险的景观中持续生存。埃特纳火山（位于意大利西西里岛）是世界上最活跃的火山之一，为研究地质动力学过程、火山活动与人类适应之间的相互作用提供了绝佳的天然实验室。圣维内拉阿尔波佐（Santa Venera al Pozzo，简称SVP）遗址正是这一双重性的典范：考古和地质证据表明，自新石器时代晚期以来，这里就有人类持续居住，这种居住得以维持得益于断层控制下的热液喷发以及该地点的地貌特征，使其能够在主要熔岩流路径之外保持长期稳定。

本研究整合了地质学、地球化学、大地测量学、地震学和考古学数据，探讨了构造和岩浆过程如何维持热液活动并支持人类长期定居。研究结果表明：（i）地壳变形主要由缓慢移动的断层所调节，这反过来又增强了地层的渗透性并维持了温泉的喷发；（ii）该遗址远离火山喷发带，因此具有较高的地貌稳定性；（iii）随着时间的推移，当地文化实践促进了地热资源的可持续利用。

SVP的案例表明，那些产生灾害的地球过程同样也维护着重要的自然资源，从而使人类的韧性得以延续。这种地质学与考古学的综合视角为理解全球火山活跃地区的可持续性和风险提供了可借鉴的框架。

引言

几千年来，尽管存在固有的风险（James等人，2000年；Small和Naumann，2001年；Barclay等人，2019年；Vergara-Pinto和Marín，2023年），人类仍持续在火山环境中生存，这些环境拥有肥沃的土壤、丰富的水资源以及稳定的热液资源。火山土壤因火山喷发物（熔岩和火山灰）的风化而富含矿物质，有利于农业发展，其高渗透性还有助于地下水的储存和分布（Berger，2006年）。然而，这些好处也伴随着多种灾害，包括地震活动、熔岩流、火山碎屑流以及有毒气体的排放。

社会火山学的研究表明，人类在火山附近的定居不仅反映了环境机遇，还体现了文化适应和风险应对策略（Kelman和Mather，2008年；Prayoga等人，2024年）。历史上，人类发展出了技术、空间和象征性的策略，与不稳定的火山环境共存，将火山景观转变为具有韧性的社会生态系统（Torrence，2019年；Riede等人，2020年）。

埃特纳火山位于意大利西西里岛东海岸，处于非洲板块和欧亚板块的交汇处（Gvirtzman和Nur，1999年），这一地理位置体现了机遇与风险的共存。它的频繁喷发不断重塑着地形，也扰乱了当地社区的生活。尽管如此，考古证据显示，自新石器时代晚期以来，人类就一直沿其山坡居住，经历了希腊时期、罗马时期和中世纪（Brancato和Tortorici，2021年；Branca等人，2021年；图1）。

阿奇雷阿莱平原（Acireale Plain）位于埃特纳火山的东南侧，历史上一直是贸易、农业和文化交流的重要中心。类似的定居点如帕特诺（Paternò）和阿德拉诺（Adrano）也分布在火山的较低坡度上，那里肥沃的火山土壤和泉水为农业活动提供了支持。然而，与这些常受熔岩流、地震破坏或周期性废弃影响的地点不同，圣维内拉阿尔波佐（SVP）经历了更为连续的居住历史，其历史可追溯至公元前3000-2200年（Brancato和Tortorici，2021年；Branca等人，2021年）。在该地区众多定居点中，SVP因其温泉的存在、靠近古港口卡波穆利尼（Capo Mulini）的位置、以及由博斯科德莱阿奇（Bosco delle Aci）形成的天然屏障（该区域没有考古证据显示有人类居住痕迹，Sartorius von Waltershausen，1859年），以及沿罗马庞贝道路的战略位置（Calderone和De Giorgi，2024年；图1a）而尤为突出。目前SVP并未长期有人居住，仅考古遗迹证明了人类在此地的长期活动。

除了水资源和土壤资源外，该地区还蕴藏着丰富的黏土矿藏，史前时期人们就利用这些黏土制作陶瓷和建筑材料（Calderone和De Giorgi，2024年）。这些黏土矿藏分布在SVP区域（图1b），由熔岩流和火山碎屑层交替构成，其中夹杂着沉积物，使得地表岩层具有多样性。与埃特纳火山复杂的构造-火山系统相关的断层系统显著影响了当地地形（图2）。特别是，构造抬升为地区提供了天然的海洋侵袭防护，而活跃的断层则控制着热液的上涌。这些结构将岩浆水和meteoric water引导至地表，形成了历史上用于沐浴、灌溉和仪式活动的温泉（Liotta等人，2017年；Branca等人，2021年）。地球化学异常现象（如高浓度二氧化碳的释放和水成分的变化）反映了构造运动与岩浆活动的动态相互作用（Sortino等人，2022年）。

本文强调了埃特纳火山东南侧危险与机遇的悖论，将圣维内拉阿尔波佐（Santa Venera al Pozzo）视为探索地质动力学和火山过程如何促进火山景观韧性以及社会如何将危险环境转化为可持续栖息地的天然实验室。

尽管经过了数十年的地质学和考古学研究，一些关键问题仍未得到解答：

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火山构造和岩浆过程如何影响埃特纳火山南侧的热液流动？这些过程在考古记录中如何体现？

热液系统在维持古代定居点方面发挥了什么作用？当地社区通过哪些空间、建筑和象征性策略来减轻地质灾害？

为了解决这些问题，我们结合了地质学、地球化学、大地测量学和地震学数据与考古记录。我们的目标是探讨地球深部过程与人类反应如何共同演化，从而构建出一个关于埃特纳火山长期韧性的模型。这一模型可以应用于全球其他火山活跃地区。

章节摘录

埃特纳火山的不稳定山坡：火山活动、构造与重力动态 2.1 喷发动态与定居点的暴露

埃特纳火山的主要活动形式是喷发，表现为频繁的熔岩流，偶尔伴有高能量的爆炸性喷发，例如公元前122年的那次事件（Coltelli等人，1998年；Branca和Del Carlo，2004年）。在过去15,000年里，埃特纳火山主要喷发低黏度的玄武岩熔岩，这些熔岩广泛流经山坡，重塑了地形，覆盖了大约85%的原有地表（Branca等人，2021年）。

火山上的温泉：基础设施、象征意义与持续性

自史前时代以来，温泉在埃特纳火山的人类定居历史中发挥了关键作用。其中最著名的例子是帕特诺（Paternò）附近的萨利内莱（Salinelle）和SVP，这两个地方都有长期使用地热水的明确记录（Branca等人，2021年）。这些热液系统确保了全年稳定的地热水供应，支撑了农业、手工艺和宗教仪式等活动，使得这个原本危险的火山地区得以持续发展。

讨论：定居模式的韧性、风险与理性

SVP的长期居住史表明，埃特纳山上的社区通过利用当地环境优势，积极应对火山和地震灾害。居民们并没有被动地忍受风险，而是发展出了相应的策略，从而在地质/火山活跃的环境中定居并持续生存（图9）。

SVP得益于一系列有利条件：肥沃的火山土壤促进了农业发展，热液系统具有稳定的化学成分。

结论：从过去汲取的教训对未来火山地区的启示

圣维内拉阿尔波佐（SVP）的案例展示了古代社区如何有意识地平衡火山环境带来的机遇与风险。正如Chester等人（1985年）所指出的，全球许多活跃火山地区的危险区域之所以能够持续有人居住，是因为居民认为其带来的好处超过了风险。在埃特纳火山，这种权衡体现在对地热资源的利用以及战略性的居住选址上。

CRediT作者贡献声明

卡拉·博塔里（Carla Bottari）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、项目管理、方法论制定、数据整理、概念构思。亚历山德罗·卢皮诺（Alessandro Luppino）：可视化设计。萨尔瓦托雷·克劳迪奥·阿尔帕罗内（Salvatore Claudio Alparone）：撰写——审稿与编辑、数据验证、调查实施。弗朗切斯卡·福尔尼（Francesca Forni）：撰写——审稿与编辑。詹卢卡·格罗佩利（Gianluca Groppelli）：撰写——审稿与编辑、数据验证、调查实施。米莫·帕拉诺（Mimmo Palano）：撰写——审稿与编辑、数据验证、调查实施。弗朗切斯科·索尔蒂诺（Francesco Sortino）：撰写——审稿与编辑。

未引用的参考文献

Bonforte等人，2007年

Di Stefano和Branca，2002年

Guglielmino等人，2014年

Lavigne等人，2000年

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们感谢玛丽亚·科斯坦扎·伦蒂尼（Maria Costanza Lentini）、乔孔达·拉马尼亚（Gioconda Lamagna）以及现任主任朱塞佩·杜尔索（Giuseppe D'Urso），他们曾担任卡塔尼亚考古公园和阿奇河谷（Archaeological Park of Catania and Valley of the Aci）的负责人，在研究的不同阶段批准并支持了野外调查和实验室工作。我们也感谢朱莉娅·法尔科（Giulia Falco）在整个研究过程中的持续支持，以及苏珊娜·阿马里（Susanna Amari）提供用于图3的照片。

同时，我们也感谢编辑利维乌（Liviu）的协助。