在休眠的火山中发现岩浆房

“这些岩浆似乎在火山的整个生命周期中都存在于火山之下,而不仅仅是在活动状态下。”
An aerial view of the Crater Lake Caldera in Oregon.
俄勒冈州火山口湖的鸟瞰图。Marli Miller/UCG/Universal Images Group via Getty Images

火山虽然威力巨大,但并非总是在喷涌炽热的熔岩。许多火山被认为是休眠甚至死火山,在某些情况下已经成千上万年没有显露过威力。然而,一个科学家团队最近在喀斯喀特山脉的六座火山下发现了潜藏的岩浆库。这项于1月23日发表在《自然地球科学》杂志上的研究成果正在挑战活跃火山与休眠火山之间的界限。

活跃火山与休眠火山

显而易见,从火山口喷涌而出的熔岩,比如夏威夷的基拉韦厄火山或冰岛的格里姆斯火山,表明一座火山是活跃的。然而,并非所有活跃火山都在喷发。它们有可能在未来喷发,因为它们拥有年轻且新鲜的岩浆库。

根据美国地质调查局 (USGS) 的说法,休眠火山是指目前没有喷发的火山。然而,它们仍然有可能在未来喷发。一些火山学家会使用“长期休眠系统”这个限定词来指代已经数千年没有喷发的火山。“近期活跃系统”可能在几年前、几十年或几百年前喷发过。将其归类为休眠而非“潜在活跃”的原因是,其大型岩浆体通常在喷发过程中已被排出,并随着时间的推移而消散。坦桑尼亚的乞力马扎罗山——上次喷发大约在36万年前——以及日本的富士山——317年前——目前都被认为是休眠火山。

然而,新的研究正在挑战这些定义。

岩浆之下

在这项新研究中,来自康奈尔大学和美国地质调查局的一个团队研究了美国西北部喀斯喀特山脉的六座不同规模和休眠状态的火山——拉森峰、火山口湖、新月火山、胡德山、圣海伦斯山和雷尼尔山。地震波在所有这些火山——包括休眠火山——中都识别出了持续存在的大型岩浆库。根据该团队的说法,这些结果令人惊讶,因为其中一些火山——包括俄勒冈州的火山口湖火山——已经数千年没有活动了。

“无论喷发频率如何,我们在许多火山下方都看到了大型岩浆体,”研究合著者、康奈尔大学博士后研究员Guanning Pang在一份声明中表示。“这些岩浆似乎在火山的整个生命周期中都存在于火山之下,而不仅仅是在活动状态下。”

识别出更多拥有持续岩浆体的火山,是监测和预测未来火山活动的研究人员的重要考量因素。作为国家火山早期预警系统的一部分,美国地质调查局一直在努力扩大和升级喀斯喀特山脉及其他地区的火山监测网络。目标是尽早探测到即将喷发的迹象和信号,以便为人们提供充足的预警

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“过去我们认为,如果我们发现大量岩浆,那就意味着喷发可能性增加,”Pang说,“但现在我们正在转变观念,认为这是常态。”

这些研究结果表明,喷发并不总是会完全耗尽岩浆库。相反,它会释放掉一部分过多的体积和压力。然后,随着地壳逐渐融化,岩浆库会随着时间的推移缓慢扩张和重新填充。

“如果我们能更好地了解岩浆的分布,我们就能更有效地进行有针对性的优化监测,”研究合著者、康奈尔大学地球物理学家Geoffrey Abers在一份声明中表示。Abers还指出,有“许多火山的监测稀疏,或尚未受到深入研究。”

一种便携式方法

此外,该团队发现他们可以使用更少的设备来获取这些重要数据。他们使用了非常小的地震仪网络,这些地震仪分布在研究中的每座火山周围,并利用了近期对喀斯喀特山脉火山附近宽带地震站进行的升级。然后,他们应用了一种利用远距离地震产生的散射波场的技术,来创建详细的地下图像。

“以前,成像方法需要围绕火山部署数十到数百台地震仪,这是一项艰巨的任务,”Abers说。

目前已有计划将岩浆监测系统扩展到其他地区,以检验在喀斯喀特山脉的发现是否可以应用于其他地方。其中一个地点是阿拉斯加,那里有130多座火山,其中90座在过去1万年内曾活动过

“我们的方法非常便携,并且可以在世界上的许多甚至大多数其他火山上使用,只需少量现代地震仪站,”Abers说。“我们认为它可以帮助系统化火山研究,并为全球火山灾害评估框架提供关键信息。”

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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