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火山爆发的具体原因(以新西兰的怀特岛火山爆发事件为例)

烟花与火山在喷发时,都是非常美丽的,但是火山爆发时造成的危害却十分惊人。那么火山爆发的具体原因是什么?我们在初中时可能学过,火山喷发是一种正常的自然现象。直接原因是因为火山喷发处地壳较薄,从而导致地壳内部软流层内的熔融态物质喷出。那除此之外,还有其他原因吗?火山爆发能预测吗?下面以新西兰的怀特岛火山突然爆发等事件来具体分析下。


新西兰的怀特岛火山爆发原因是什么?

当地时间12月9日,新西兰的怀特岛火山突然爆发,导致8人死亡,31人受伤,另有8人下落不明。与常见的岩浆型火山活动不同,这次火山爆发主要是由剧烈的蒸汽引发的,由此产生的火山灰更是被抛射到3000米的高空。正是这种特殊的爆发类型,使得怀特岛火山在没有任何准确预警的情况下突然爆发,造成惨重的伤亡。

火山爆发的具体原因(以新西兰的怀特岛火山爆发事件为例)

图源网络

火山爆发早有预兆

事实上,怀特岛的火山爆发早有预兆。早在10月30日,监测人员就发现怀特岛火山口的二氧化硫(厂翱2)气体浓度增加,并且在岩浆的撞击下,火山出现了2016年至今最强烈的震颤。11月18日,监测机构发现厂翱2气体浓度持续上升,并发布了怀特岛火山喷发2级警报,表示火山处于"中度"活跃状态,但并非即将爆发。

虽然上个月的监测数据指出怀特岛火山处于更危险的时期,但近期是否会爆发、具体何时爆发,仍然难下结论。另外,正如地质灾害监测项目骋别辞狈别迟的火山学家所言,这次火山爆发"很突然,持续时间很短暂"。不同于一些在喷发前有明显迹象的火山,怀特岛火山直至爆发,也没有给监测机构发布准确预警的机会。那么,为什么准确预测这次火山爆发,会如此困难?


新西兰的怀特岛火山爆发原因与方式

这个问题的答案,与怀特岛火山的爆发方式有关。

怀特岛火山是新西兰最活跃的活火山。从2011年起,怀特岛火山处于一个连续爆发的时期,但大多数只是小型的火山爆发。最近的一次较大的火山爆发出现在2011年,但幸运的是,这次火山爆发发生在夜间,并没有游客在岛上参观。

这次火山爆发出现在白天。在此之前,蓄势待发的岩浆聚集在火山的岩浆房中。爆发之前,这座火山的岩浆深度很浅,其携带的热量与高温气体足以使地表和地下水形成活跃的热液系统。

这时,火山内岩石孔隙中的水处于过热状态。在这种情况下,任何外力过程,如地震、地下气体的涌入,甚至是湖水水位的上升,都会打破热液系统的脆弱平衡,导致这些热液的压力释放,产生由蒸汽驱动的火山爆发。

由蒸汽驱动的火山爆发,也称为热液喷发或射气喷发(phreatic eruption)。这种火山爆发会导致水瞬间形成蒸汽,这个过程的速度甚至超过了音速。这时,水迅速膨胀到原始体积的1700倍,继而产生灾难性的影响。

这种爆发产生的能量,足以粉碎岩石,撞开火山口,并将岩石碎片和火山灰喷射至空中。在这次怀特岛的火山爆发中,火山灰更是被抛射到了距火山口3000米的高空。而这类火山喷发通常表现为前兆少,无法准确预测爆发时间。


更多火山喷发类型

根据诱发火山喷发的物质类型不同,火山喷发包括岩浆喷发、射气-岩浆混合喷发和导致怀特岛火山爆发的射气喷发3大类。相比于主要由高温气体驱动的射气喷发,前两种喷发方式主要是由于地下的岩浆逐渐上升至接近地表的位置,最终从裂隙中流出或喷出造成的。驱动方式的不同,也造成了预测难度的差异。

相比之下,两种由岩浆驱动的火山喷发的后果往往更加严重,但监测系统也更加完善。

2013年,菲律宾马荣火山的射气喷发持续了73秒。在喷发前24小时,没有检测到任何火山的地震活动,也没有观测到火山活动加剧的迹象,最终这次火山爆发导致了5名登山者死亡。

但射气喷发的前兆少、缺乏研究数据,这些因素无疑阻碍了对此类火山喷发的预警。

新西兰地球科学研究和监视机构GNS Science的火山学家说,自怀特火山爆发以来,火山震颤加剧了,这表明火山内部气压仍然很高,并且有可能进一步爆发。

在12月9日的爆发后,怀特岛火山又出现了3次较小的喷发。目前,火山爆发的预警等级由4级重新降回了2级。但暂时无法确定的是,怀特岛火山是否还会再次剧烈喷发,也无法确定下次火山喷发的类型。


超级火山爆发影响原因引发争论

73000年前,印尼多巴火山产生了一个超大规模的爆发,破坏了整个地区。像这样的怪物火山被称为超级火山。有时它们的影响是如此巨大,它们甚至可能导致全球气候变化。

多巴火山爆发是历史上最大的火山喷发,火山灰覆盖了2,800立方千米的周围地区,在印度尼西亚和印度制造了巨大的雨量。

这些巨量的岩浆是如何产生的,以及为什么它们如此猛烈地爆发,一直是科学家之间长期争论的原因。

已知火山由于密度和压力而爆发,并且通常它是地球能够释放过多的热量和压力的方式。然而,确切触发火山爆发的原因仍然是一个谜。

火山爆发的具体原因(以新西兰的怀特岛火山爆发事件为例)

乌普萨拉大学的一组研究人员可能发现这些答案位于毫米大小的晶体中,称为石英晶体,嵌入在火山灰和岩石中。

根据乌普萨拉大学的研究人员David Budd的介绍,石英晶体在岩浆中生长,并且在喷发之前记录化学和热力学变化,这与树的年轮如何记录气候变化类似。

他在一份声明中说,"当岩浆中的条件发生变化时,晶体反应并产生不同的生长区,记录这些变化。问题是,这些晶体个只有几微米,这就是为什么分析这些晶体极具挑战性。

在研究来自多巴火山的石英时,研究人员发现,与内部相比,晶体外部的组成和重量存在差异。在外部,晶体更重,并且包含18O(氧18)。 然而,在里面,有一个更轻的形式的16O(氧16)。

科学家认为,这个比例表明,岩浆系统中的某些东西在大爆发之前已经发生了巨大的变化。

所以发生了什么事?研究人员认为,当岩浆融化时,它伴随着大量的附近岩石,其含有相同的比例。

另一位研究人员说:"这种岩石类型也经常含有大量的水,可能释放到岩浆中,产生蒸汽,从而增加岩浆室内的气体压力。迅速增加了气体压力后,最终导致岩浆冲破地壳,并将数千立方公里的岩浆冲到大气中。"


超级火山爆发的频率如何?

幸运的是,超级火山像这样的爆发很少。火山喷发由火山爆发指数(痴贰滨)测量,痴贰滨7和痴贰滨8喷发是最强的。

除了多巴火山,一下都是一些史上最巨大的超火山爆发:

拉加里塔火山在大约2780万年前爆发,释放了5000立方千米的岩浆。

黄石公园超级火山在大约210万年前大规模排放了约2500立方千米的岩浆。

智利的Atana Ignimbrite大约400万年前爆发,也喷出2500立方千米的岩浆。

在1815年,在印度苏门答腊岛上的塔姆波拉火山喷发了被认为是历史上最大的火山爆发。这是一个痴贰滨7规模的爆发,估计有10万人死于这种火山爆发的影响,使得全球温度下降了5华氏度。


对于火山爆发原因的分析就讲到这了,据贤集网小编了解地球上有两个最大的火山活动带:环太平洋火山带和地中海火山带。世界上共有850多座活火山(陆地上有700多座,海底有100多座),其中3/4分布在环太平洋火山带,成为地球佩戴的"火环"。活火山的爆发是毫无规律可循的,爆发时产生的威力让人难以想象,火山爆发的冲击波穿过200千米厚的大气层,释放出相当于500多枚美国当年投入广岛的原子弹的能量。炽热喷涌的岩浆使房屋、桥梁、公路、森林、人畜毁于一旦。

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