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科学家们已经认识到触发大规模火山爆发的原因和条件

2021-05-15 21:03 · 稿源:cnbeta

科学家们已经弄清了触发大规模火山爆发的原因以及可能导致火山爆发的条件。夏威夷的基拉韦厄火山是世界上最活跃的火山之一。正因为如此,而且相对容易接近,它也是配备最多监测设备的火山之一,这些仪器可以测量和记录从地震、地面运动到熔岩量和随后的一切演变。

然而,基拉韦厄2018年的喷发是特别大规模的。事实上,这是该火山200多年来最大的一次喷发。位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室的科学家们利用从这一罕见事件中收集到的大量数据,揭示了像这样的大规模喷发的原因,也许更重要的是,什么机制触发了它们。

JPL的Alberto Roman是最近发表在《自然》杂志上的新研究的主要作者,他说:"最终,导致这次喷发比正常情况下大得多的原因是火山口的崩溃--火山顶上的大坑状凹陷。在破火山口塌陷期间,靠近火山顶部的巨大岩石块滑落到火山中。当它滑动时,被周围的锯齿状墙壁卡住,然后再滑动,这块岩石挤出的岩浆比通常情况下排出的要多。"

但是科学小组真正想知道的是,首先是什么导致了破火山口的坍塌--他们找到了答案。可能的罪魁祸首是什么?火山口--熔岩流经的开口--位于离火山顶点很远的地方,而且海拔比火山顶点低很多。该研究的共同作者、JPL的Paul Lundgren说:"有时,火山在山顶爆发,但是当熔岩从火山下面的喷口中冲出时也会发生爆发。通过这些低海拔喷口的喷发可能导致破火山口的坍塌。"

在喷发期间,火山的表面会变形,或改变形状。右下角动画框中的色带显示了基拉韦厄在2018年喷发前到喷发中期的这些变化。色带相互之间越接近,该地区的变形就越严重--就像地形图上的等高线表示快速变化的高度。

Lundgren将这种类型的通风口比作野营时携带的可折叠水壶上的水龙头。当水位向水龙头的位置下降时,水流会减慢或停止。同样地,火山口(或 "水嘴")的位置越低,熔岩在到达停止点之前可能会流得越长。

大量的岩浆可以通过这些喷口迅速从火山下面的室(或腔)排出,使室上面的破火山口的岩石地面和墙壁没有足够的支撑力,最后破火山口的岩石可以坍塌到岩浆室中。随着岩石的坠落,它使岩浆室加压,对于基拉韦厄,研究小组确定了其中的两个岩浆室,它们增加了流向远处喷口的岩浆以及喷发的总体积。加压类似于挤压水壶以逼出最后一点水。

在建立了这些喷发过程的模型后,利用基拉韦厄的大量数据,他们还将模型的预测与其它火山的破火山口塌陷所引起的类似喷发的观察结果进行了比较。结果是一致的。即使该模型不能预测火山何时喷发,但它可以提供关键的数据以了解一旦喷发开始后可能出现的严重程度。如果我们在一个低海拔的喷口看到喷发,这就是一个警告,破火山口有可能崩溃;同样,如果我们检测到与破火山口岩块滑落相一致的地震,喷发可能会比平时大得多。

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