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基拉韦厄火山喷发如同“踩踏火箭”玩具

  • 发布日期: 2024-06-07
  • 2018430日,夏威夷岛海拔1247米的基拉韦厄火山再次苏醒。熔岩从火山侧面的裂缝喷涌而出,这标志着该火山数百年来最大规模的喷发开始了。它最终喷发出的熔岩足以填满50万个奥运会规模的游泳池,并摧毁了700所房屋。随着熔岩的流动,这座火山还释放了一系列罕见的爆炸,将羽状物灰烬射向数千米高空。

    现在,一组地球科学家分析了这些爆炸,并将得出的结论发表于《自然-地球科学》。研究人员表示,基拉韦厄火山喷发是在山体坍塌时发生,坍塌引发爆炸从而将火山灰和气体喷向高空。这种爆炸机制如同一种踩踏火箭玩具——用脚跺在充满空气的塑料风箱上,泡沫火箭就会发射到空中。

    这是一个非常合理的解释。美国加州大学伯克利分校的岩石学专家Penny Wieser说,研究这些爆炸的机制是了解基拉韦厄火山危害的重要组成部分。

    基拉韦厄火山是地球上最活跃的火山之一,平均每两三年喷发一次。但这些喷发通常会产生大量熔岩,而不是高耸入云的火山灰和气体柱。基拉韦厄火山上一次发生爆炸性喷发是在1924年,当时火山喷出了汽车大小的石块。目前还不清楚是什么导致了这些爆炸。

    2018年的火山动荡中,夏威夷火山观测站(HVO)的科学家就意识到,有可能1924年火山爆发会重演。果不其然,第一次爆炸从山顶呼啸而过,另一起爆炸紧随其后。几个星期以来,几乎每天都有充满火山灰的火山喷发,其规律性令人惊讶。每次爆炸前,都会有一阵强烈的地震震动地面。那么,地下水是如何驱动如此有规律的循环爆炸的?

    爆炸性喷发一般由地面喷出的气态熔融岩石快速上升引起,就像从摇晃的瓶子里喷出苏打水一样。但2018年的爆炸事件并非如此。研究人员对喷发出的火山灰分析显示,它很可能是火山口壁或储层的粉碎岩石,而不是岩浆爆炸产生的新鲜熔融岩石。

    相反,火山喷发的线索指向了另一种机制。到20186月,火山口周围的地表已经明显下沉。当时,科学家认为坍塌可能导致爆炸,但具体联系尚不清楚。为了获得更多线索,美国斯坦福大学的地球物理学家Josh Crozier和同事查阅了HVO通过密集的仪器网络收集的基拉韦厄火山12次爆炸中的地球物理数据。

    地震仪捕捉到最微小的火山震动,而其他传感器则追踪次声,次声是一种频率太低而无法让人听到的波。这些数据揭示了地表的细微变化以及地下岩浆库的压力变化。该团队还开发了一个模型来解释观测到的行为。

    在这个模型中,当岩浆从遥远的裂缝中涌出时,山顶下的浅层水库会排水,在不稳定的岩石顶部下方形成一个不断增长的气穴。Crozier说,当一块12公里宽的岩石下沉填满下面的空间时,地震就会发出嘎嘎声。这种变化突然给岩浆室加压,将气体喷射到空中。然后,随着更多岩浆的流失,一个新的气穴开始出现,循环再次开始。

    这种机制可能推动了基拉韦厄火山的爆炸,在过去1500年中,基拉韦厄火山至少发生了6次爆炸,威力大到足以将灰烬送入喷射流。加州大学伯克利分校的火山学家Michael Manga说,踩踏火箭也可能发生在其他火山上,尽管这种情况很罕见。例如,20221月,南太平洋一座水下火山Hunga Tonga Hunga Ha'apai发出巨大爆炸声,数千公里外都能听到。可能是坍塌挤压了下面的岩浆,从而使喷发规模比其他情况下更大。

    (原标题:基拉韦厄火山喷发如同踩踏火箭玩具




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