研究发现水能决定岩浆深度,有助更准确模拟火山活动

近期发布在《Science》期刊的研究发现,对最常见的火山类型来说,含水量较高的岩浆往往存当地壳较深处。这发现可能使专家能更准确预测火山爆发。

论文共同作者火山学家Dan Rasmussen说,这项研究将岩浆存储深度与水连起来,这很重要,因水某种程度会引发和推动火山喷发。他解释,随着水溶于火山下岩浆,如果压力突然降低,就像摇晃的苏打水瓶盖突然打开,形成气泡,这些气泡导致岩浆上升并喷出火山,类似苏打水从瓶口喷出,岩浆含更多水,意味更多气泡和更剧烈喷发的可能。

火山弧(Volcanic arc)是这项研究主要探讨的火山类型,火山弧为链状火山群,形成于隐没板块上,是地球数量最多的火山。如阿留申群岛发现的火山,成为提高预测能力的最明显研究目标。

研究人员采集阿留申火山灰的橄榄石晶体研究。地底这些橄榄石晶体有时会在形成时包住微量岩浆。火山喷发时,会将这些橄榄石晶体送到地表,岩浆冷却后形成玻璃结晶,分析化学成分便能估算岩浆含水量。

克利夫兰是美国最活跃、最偏僻的火山之一,位于阿留申群岛。海拔高度超过1,600米,和日本富士山一样有层状火山特征。研究小组收集2015~2016年喷发样本,有助了解火山的岩浆含水量。 (Source:ML Harbin of the University of Alaska Fairbanks in a joint program, the Alaska Volcano Observatory, with the USGS“1”, Public domain, via Wikimedia Commons)

至于含水量多寡如何决定岩浆存储深度?作者认为,水与岩浆混合后会形成气泡,当岩浆通过地壳上升时,开始脱气(degas),岩浆变得更黏稠,导致岩浆上升速度减慢至停止,相较不含水的岩浆更能停于地壳更深处。此时岩浆被迫在仍有浮力的深度停止,这种情况可能提供额外浮力,以便喷发期间将岩浆带到地表。

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