2005年3月8日，位于华盛顿州圣海伦斯山的喷发羽流，这是喀斯喀特山脉最后一次火山喷发。USGS 本周是加利福尼亚州拉森峰 喷发100周年。随着纪念日的过去，喀斯喀特山脉中只剩下圣海伦斯山一座在过去一个世纪里有过喷发记录的火山。这意味着，尽管我们有十三座主要的复式火山，以及从加利福尼亚州一直延伸到加拿大的众多小型火山渣锥和熔岩穹丘，但在过去的100年里，只有一座火山有过喷发。这是否意味着我们不再需要担心喀斯喀特山脉的火山危害了？答案是明确的“否”……但为什么呢？喀斯喀特山脉的火山究竟是如何形成的？
喀斯喀特俯冲带，显示了海沟、俯冲板块、活动火山和一些主要地震的位置。NPS 这都归功于 俯冲，这是一个将旧的洋壳送回地幔的过程。对于喀斯喀特山脉来说，这是三个非常小的构造板块的俯冲：胡安·德·富卡板块、探险者板块和戈尔达板块。这些都是一个更大的板块（法拉隆板块）的残余，该板块已经分裂并且大部分已经俯冲（并且帮助形成了内华达山脉）。如今，这些微板块以每年约3.5厘米的速度滑入北美洲之下。当洋壳板块滑入北美洲大陆板块之下时，它们开始急剧倾斜（对于喀斯喀特山脉，倾角约为55º）。这意味着，当板块距离海沟约70-100公里时（见上文），它就达到了约100公里的深度……随着板块深入地球，它会变得更热。这是喀斯喀特山脉（以及所有火山弧）所有火山活动的根本原因。然而，这可能与你的想象不同。俯冲板块（即洋壳板块）会升温，但它不会熔化形成最终在喀斯喀特山脉喷发的岩浆。相反，一系列不同的矿物反应会发生，释放出被束缚在某些矿物结构中的水。这些是脱水反应，它们会将水和其他流体向上推入俯冲板块（见上文）和上覆板块（在此情况下是北美洲）之间捕获的地幔中。这种水对地幔的作用就像盐对冰的作用一样：降低熔点。因此，原本固态的地幔开始轻微熔化，正是这种地幔的熔化产生了最终可能喷发的岩浆。所以，如果没有这些微板块滑向北美洲之下并走向毁灭的地质构造活动，我们就不会有喀斯喀特山脉。喀斯喀特山脉并不是地球上唯一一个由俯冲作用引起的火山活动区域。南美洲西海岸、日本、俄罗斯堪察加半岛、新西兰、印度尼西亚以及更多地方都有活跃的俯冲作用，随之而来的是大量的活跃火山。喀斯喀特山脉只是地球地壳通过在中洋脊创造新地壳来维持平衡的拼图中的一小部分。喀斯喀特山脉的火山活动 美国地质调查局通过喀斯喀特火山观测站和加利福尼亚火山观测站密切关注着从北部华盛顿州的贝克山到南部拉森峰的喀斯喀特山脉火山。大多数火山都显示出它们仍然是活跃火山的迹象，无论是时不时出现的小型地震群、冷热泉、喷气孔还是偶尔的形变。然而，自1915年拉森峰活动以来，只有圣海伦斯山有过喷发。圣海伦斯山曾两次爆发，一次是在20世纪80年代，包括它最著名的灾难性喷发，另一次是在21世纪初，当时熔岩穹丘开始重新填满1980年爆炸和崩塌造成的疤痕。对于整个火山弧来说，这似乎让许多旁观者觉得相当平静。目前，美国地质调查局对喀斯喀特山脉的状态是全线“绿色”。这意味着它监测的火山没有任何活动迹象。与其他类似的俯冲相关区域相比，喀斯喀特山脉似乎异常平静。在堪察加半岛，有时会有四座或更多火山同时喷发，如果你查看美国地质调查局/史密森学会每周火山活动报告，你会发现大多数火山弧至少有一两个火山在制造麻烦。那么，为什么喀斯喀特山脉似乎如此不同呢？
过去4000年的喀斯喀特火山活动。USGS 在我们回答这个问题之前，我们可能应该看看喀斯喀特山脉过去的活动。美国地质调查局有一张出色的图表，显示了过去几千年来喀斯喀特山脉的喷发情况（见上图）。从这个角度来看，喀斯喀特山脉并不显得那么平静，而且对于地质过程来说，以数百到数千年为单位来思考可能比任何人类寿命都更有参考价值。少数火山确实主导了活动（圣海伦斯山、雷尼尔山、医学湖和沙斯塔山），那么它们是否会扭曲我们对喀斯喀特活动视图？我整理了喀斯喀特山脉各火山（以及该区域其他一些火山区域）的最后一次确认喷发记录，以了解当前这种平静可能有多么奇怪。如果你看看这张图表，你会注意到几点。
喀斯喀特山脉各火山的最近一次喷发，数据来自全球火山活动项目。火山渣锥和混沌岩锥是拉森火山中心的组成部分。科利尔锥和恶魔山是三姐妹火山的一部分。贝尔普拉克火山口是杰斐逊山和三姐妹火山之间的一片熔岩流区。Erik Klemetti 首先，在过去一百年里，喀斯喀特山脉一直很平静。然而，如果你回溯到公元1700年左右，那么喷发次数会迅速增加。在过去的三个世纪左右，胡德山、雷尼尔山、沙斯塔山、冰川峰和贝克山与圣海伦斯山和拉森峰一起加入了“喷发俱乐部”。再往前追溯一点，我们还可以加上火山渣锥（拉森火山中心边缘的一次小规模喷发）。在那之后，我们不得不跳回到公元900-1100年左右，才能找到其他火山的最后一次喷发。这批包括杰斐逊山、亚当斯山、医学湖（玻璃山）以及拉森火山中心混沌岩锥的喷发。大约1330年前，新贝里火山口的大黑曜石流喷发，而大约1500年前，俄勒冈州中部的一些大型熔岩流区形成。实际上，在过去2000年里，唯一没有参与喷发的是火山口湖和三姐妹山（不包括科利尔锥，它可能与北三姐妹山没有直接关系）。然而，这两者都在地质学上最近的过去发生了一些壮观的喷发，包括南三姐妹山的恶魔山以及形成火山口湖的马扎马山崩塌，那次喷发约在公元前5700年，是喀斯喀特山脉有记录以来最大的一次喷发。所以，从更长远的时间来看，喀斯喀特山脉并非如此平静……但仍然，它们确实不像许多火山弧那样活跃。是否存在构造原因？如果喀斯喀特山脉比大多数火山弧平静，那么你必须认为这与形成喷发岩浆的地质构造过程有关。那么，我们能否找出喀斯喀特俯冲带与更活跃的俯冲带有何不同之处？
喀斯喀特山脉和堪察加半岛俯冲参数汇编。来源已在文本中链接。Erik Klemetti [猜测警报！] 当我们观察火山弧时，俯冲的洋壳年龄、俯冲角度和俯冲速率被认为在岩浆产量方面起着重要作用。如果我们想将喀斯喀特山脉与一个非常活跃的火山弧进行比较，比如俄罗斯堪察加半岛，我们可能会对一个非常活跃和一个不太活跃的俯冲带之间的差异有所了解。俯冲到北美洲之下的洋壳板块比太平洋另一侧的洋壳板块更年轻、俯冲更陡、移动更慢。这为什么会有区别呢？一个原因可能是被推入北美洲之下的地壳年龄。古老、寒冷的洋壳（地球上最古老的洋壳之一），就像正在俯冲到堪察加半岛之下的洋壳一样，经过了很长时间的地质变化，形成了富含水分的矿物，将洋壳变成了“海绵”，当它滑到欧亚板块之下时，就可以被加热并“挤压”出来。而在北美洲大陆架外，洋壳板块年轻且炽热（比俯冲到堪察加半岛下的太平洋板块年轻近10倍），因此它们经历的蚀变较少，可能没有那么多必需的含水矿物来形成大量岩浆。板块的俯冲角度也可能很重要。对于喀斯喀特山脉，板块在俯冲到海沟处和火山弧下方的倾角都约为55º。对于堪察加半岛，板块俯冲下去时很陡，然后在火山弧下变缓。这可能导致堪察加半岛的脱水作用比喀斯喀特山脉更强。甚至俯冲速率也可能起作用，堪察加半岛之下的俯冲速度更快，使得更多的“湿”洋壳板块通过，释放更多的流体，形成更多的岩浆。似乎有几个构造因素可能抑制了喀斯喀特山脉之下的岩浆生成，因此总体产出较低可能是有道理的。尽管地质学家对俯冲带下形成火山的作用过程有信心，但这些因素的平衡——也就是说，哪些因素对岩浆生成最重要——仍在积极研究中。所以，目前我们只能说，喀斯喀特山脉和堪察加半岛之间存在差异，这可能是导致活动水平不同的根本原因……但具体原因超出了我们目前的知识范围。然而，这应该是在数千年或更长时间的地质尺度上发生的……那么过去一百年呢？
华盛顿州的雷尼尔山，前景是西雅图的工业海滨。不要被它一个世纪的平静所迷惑。Ted S. Warren那么，原因是什么呢？在分析了所有这些数据后，我们可以对喀斯喀特山脉说几点。首先，喀斯喀特山脉虽然现在平静，但并非一直如此平静。第二，与其他火山弧相比，喀斯喀特山脉的活动性较低。我倾向于认为，过去100年的平静是统计学的产物。喷发的时间分布大多是随机的，所以我们100年的时间切片只是这种分布中的一个异常值。我们正处于一个幸运/不幸的时期，许多大型喀斯喀特火山不在喷发周期内。然而，回顾过去几千年的喷发分布，我们可以预期这种情况可能不会持久。喀斯喀特山脉还有一个额外的“优势”，它很可能是一个接近其生命终点的火山弧。圣安德烈亚斯断层系统正随着小型板块被俯冲完全吞没而缓慢地向上延伸至北美洲海岸。这意味着，随着门多西诺三叉点向北移动，喀斯喀特山脉的火山最终可能会“关闭”，因为它们的岩浆来源停止运作。这还需要数百万年，但时钟正在倒计时。喀斯喀特山脉长期火山活动总体较低的更大问题是一个有趣的问题，我们还没有答案。无论如何，我们不能自满地认为“喀斯喀特山脉很平静”。我们一生中，几乎任何一座火山都可能爆发（我几乎可以肯定，除了圣海伦斯山之外，还会有一座），所以我们需要为下一次喀斯喀特火山喷发做好准备。
