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地壳运动可能引发本世纪最大的火山爆发之一

火山喷发和地震之间有关联吗?这个问题很复杂,但在极少数情况下,它们可能是有关联的。

作者:Erik Klemetti
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2011年8月18日,EO-1拍摄到的智利普耶韦-科尔东·卡乌耶火山喷发。来源:NASA地球观测站。

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我经常被问到,地震是否会引发火山喷发。通常,这发生在地球上发生一次大地震时(尤其是如果它靠近任何火山)。这在两个方面都符合直觉。首先,地震会摇晃地面,而火山似乎是等待爆发的岩浆罐。其次,地震和火山都是板块构造过程的一部分,所以如果一个地方发生了巨大的事情,它会引发连锁反应吗?问题是,这种联系不像看起来那么直接,什么能触发喷发仍然是激烈争论的话题。

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首先,认为所有或大多数火山都处于待喷发状态是一种误解。大多数火山处于休眠状态,这意味着它们可能显示出潜在活跃火山的迹象。这些迹象可能包括偶尔的小地震、逸出的热气(喷气孔)、温泉以及地面的变形。

然而,在大多数火山中,岩浆储存在地下数英里处。将此与岩浆需要能够喷出——也就是说,足够稀以至于能从地下出来——的想法结合起来,你就会明白,即使是强烈地震带来的轻微震动也很难改变这种情况。

什么触发了火山喷发?

目前,最流行的喷发解释是从下方注入新的、炙热的岩浆。岩浆在火山下方数十英里处形成,它会上升并与已经冷却结晶的旧岩浆相遇。这会使岩浆“复苏”(我们是这样称呼的),并可能使岩浆从不可喷出变为可喷出。岩浆也可能继续上升并喷发。

当然,这显然简化了喷发的触发因素。许多控制是否发生喷发的因素是压力——压力过大会导致快速释放。有压力的岩浆可以溶解更多的气体,所以如果你释放压力,气体就会形成气泡,就像打开一瓶苏打水一样。

然而,释放这种压力需要很大的力量。附近的大地震和火山喷发之间确实存在一些微弱的相关性,但在这些情况下,地震非常大,我们说的是里氏9级,而且很可能火山已经处于准备喷发的阶段。没有证据表明一座休眠的火山“仅仅因为”一次大地震而突然重新活跃起来。即使是在1960年的智利大地震(历史上最大规模的地震)的情况下,潜在引发的喷发也发生在地震发生数天到数周之后。

地震是否导致了智利的一次大爆发?

2011年6月4日,Aqua卫星的MODIS成像仪拍摄到的普耶韦-科尔东·卡乌耶火山喷发产生的初始火山灰羽(棕褐色)。来源:NASA地球观测站。

NASA地球观测站。

然而,在像地球这样一个复杂的星球上,总会有例外。由Camila Novoa及其同事发表在《地球与行星科学通讯》上的一项新研究表明,2011-2012年智利普耶韦-科尔东·卡乌耶火山的喷发可能受到了地震的触发。

2011年6月开始的普耶韦-科尔东·卡乌耶火山喷发是21世纪最大规模的喷发之一。它被评为火山爆发指数(VEI)5级,与1980年圣海伦斯火山爆发相当。与1980年的爆发不同,普耶韦-科尔东·卡乌耶火山不仅经历了巨大的爆炸性阶段,还产生了历史上有记载的少数流纹岩熔岩流之一。

Novoa等人提出的理论是,该火山上的局部断层在6月初产生了一次里氏5级地震,可能改变了火山受到的应力,从挤压转变为拉伸。这使得火山中的岩浆能够迅速地向地表移动,从而引发了喷发的爆炸性阶段。然后,这些断层形成了流纹岩熔岩流挤出的通道。

一个独特的案例

这包含了许多叠加的观点。首先,再次想象你的苏打水瓶。如果瓶盖拧紧,苏打水处于压力之下,它就无法溢出。现在想象一下你把瓶子摔坏了瓶盖。压力会迅速释放,苏打水会喷涌而出。然而,如果瓶盖保持损坏状态,苏打水最终只会倾泻出来,而不是喷射。简单来说,这就是Novoa及其同事在普耶韦-科尔东·卡乌耶火山事件中推测发生的情况。

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2013年1月,EO-1拍摄到的普耶韦-科尔东·卡乌耶火山的深色流纹岩熔岩流。来源:NASA地球观测站。

NASA地球观测站。

现在,这是一个基于普耶韦-科尔东·卡乌耶火山周围构造、岩浆侵入火山下的时间以及岩浆成分的独特情况。在2011年喷发前的几年里,很可能有新的岩浆侵入到火山下方,所以那次事件可能使流纹岩处于准备喷发的状态,并随着应力的变化使断层变得不稳定。从某种意义上说,地震可能是由岩浆引起的,而地震本身又引发了最终的喷发。

因此,尽管普耶韦-科尔东·卡乌耶火山的案例似乎指向地震触发了本世纪最大规模的喷发之一,但这并不意味着附近火山的所有地震都会触发喷发。它确实意味着,了解潜在活跃火山及其周围的断层对于评估火山灾害非常重要。只是不要期望每次发生大地震时都会发生火山末日。

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