有什么比高耸的熔岩喷泉更壮观的吗？想想它是什么：发光的红色熔岩被喷射到空中，可能高达数百或数千英尺。尽管熔岩喷泉随处可见且戏剧性十足，但人们对其了解甚少，以至于我们甚至不确定它们属于哪种火山喷发类型。
火山上的熔岩喷泉
在黑色反光表面上的“佩莱的头发”。这种奇特的火山玻璃是在喷发过程中液态熔岩被抛入空中时形成的。这些纤维长达 5 厘米。（图片来源：MarcelClemens/Shutterstock）
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在过去一年里，我们在夏威夷的基拉韦厄火山、意大利的埃特纳火山和冰岛雷克雅未克附近的斯瓦特塞吉火山等火山上看到了熔岩喷泉。这些喷泉有时高达 1000 多英尺，并形成了流淌了许多英里的熔岩流。
这些火山之所以能产生熔岩喷泉，是因为它们拥有玄武岩熔岩。这是二氧化硅（二氧化硅）含量最低的熔岩，这意味着它的粘度是现代熔岩中最低的。它很稀！夏威夷和冰岛的大多数喷发都以熔岩喷泉开始，然后转为熔岩流。
埃特纳火山以产生熔岩喷泉而闻名，其高度曾超过火山上方 3000 英尺。这甚至不是熔岩喷泉的记录。1986 年日本南部伊豆大岛的喷发产生的熔岩喷泉，高度测量值接近一英里（约 5280 英尺）。1888 年新西兰塔拉维拉火山的喷发可能产生了高达约 32,000 英尺的熔岩喷泉，尽管那次喷发可能不仅仅是熔岩喷泉。相反，它可能转变为爆炸性喷发（稍后详述）。
熔岩喷泉由于喷发熔岩的流动性而产生一些独特的火山物质。在夏威夷等地，佩莱的眼泪和头发很常见——它们分别是熔岩的液滴和细丝。佩莱的头发可能非常细，你可以将其视为天然玻璃纤维。你还可以得到一种极其富含气泡的玻璃状物质，称为网状玻璃。
甚至有些熔岩喷泉能产生大量火山灰（火山玻璃碎片）。埃特纳火山等火山就会发生这种情况，因此西西里岛的机场经常需要关闭，因为火山灰存在危险。
当熔岩拉伸程度不高或更粘稠时，就会产生火山弹。它们是飞过空中的熔岩团块，然后溅落到地面。有时它们会冷却到足以保持形状，但在喷泉附近，它们可能会在保持高温的情况下堆积起来，并开始像熔岩流一样移动。
两种类型的火山喷发
火山学家将喷发分为两种主要类型：爆炸性和溢出性。爆炸性喷发是产生从火山升起巨大火山灰云的类型。它们的爆炸力来自高二氧化硅岩浆中形成的气泡。这些气泡被困在粘稠的岩浆中，生长，然后导致岩浆破碎。
或多或少，气泡会破裂，将岩浆分解成碎片，而此时岩浆仍在火山内部。在封闭空间中的这种爆裂会产生足够的力量，将这些碎片（现在称为火山灰）像香槟从瓶子里喷出来一样，可能将火山灰送入大气层 100,000 英尺以上。
溢出性喷发是蜿蜒穿过地貌的熔岩流。仍然有气泡，但通常这些气泡可以从更流动的岩浆中逸出，防止熔岩破碎。这意味着它可以流过地貌，有时像一条红热的河流，有时像一堆缓慢移动的灼热的瓦砾。
熔岩喷泉一直被归类为爆炸性喷发，但这是一种令人不舒服的分类。熔岩喷泉不像圣海伦斯火山那样的爆炸性喷发那样破碎。然而，它们仍然可以将火山物质喷射到喷口外数千英尺，或产生漂浮在火山数百英里外的火山灰。它们也为熔岩流提供燃料，因为熔岩在喷泉中落回其源头附近的地面。它们并不完全适合溢出性或爆炸性喷发。
熔岩喷泉又如何呢？
在 2021 年发表于《地球与行星科学通讯》的一篇论文中，Giuseppe La Spina 和他的同事试图解决这个分类难题。他们通过数学模型模拟了熔岩喷泉的动力学，以更好地理解熔岩喷泉实际属于哪种类型的喷发。结果发现，熔岩喷泉可能不属于任何一种，而可能是一种独特的喷发方式。
对于熔岩喷泉，有相当多的变量可能会控制它们的行为。显而易见的一个是岩浆粘度——它的粘稠度——这通常取决于岩浆中二氧化硅的含量以及温度。二氧化硅含量越低，温度越高，岩浆就越稀。
但这并非全部。就像水从水管中喷出一样，喷口的大小起着作用，岩浆上升的速度也起着作用。最后一个因素与岩浆中溶解的气体含量有关。因此，有许多变量可能会改变并影响熔岩喷泉的形成方式。
La Spina 和他的同事发现，岩浆上升的速度在熔岩喷泉的活力和类型方面起着最大的作用。上升速度取决于岩浆的粘度，因此稀（温度较高、二氧化硅含量较低）的岩浆会上升得更快，就像水比蜂蜜流得更快一样。
事实上，基拉韦厄火山的熔岩上升速度如此之快，以至于在地下从未有破碎的机会。只有当熔岩喷出喷口并经历快速的压力下降时，它才会破碎，从而形成随处可见的佩莱的眼泪和头发。
这一切意味着，你可能会认为，像基拉韦厄火山这样的火山喷出的熔岩比埃特纳火山等火山喷出的粘稠熔岩更有可能产生高高的熔岩喷泉。在某种程度上，这是真的。然而，埃特纳火山的粘稠玄武岩比基拉韦厄火山的熔岩更有可能从熔岩喷泉转变为爆炸性喷发，因此，总的喷发可能最终将火山灰和碎片喷射得比基拉韦厄火山最活跃的熔岩喷泉还要高。
La Spina 和他的同事认为，熔岩喷泉的性质确实不像真正的爆炸性喷发或溢出性喷发。与溢出性喷发不同，岩浆被喷射到空中。此外，与爆炸性喷发不同，岩浆在地下时并没有破碎。相反，一旦岩浆从地下释放出来，它就会分裂成碎片，如佩莱的眼泪、佩莱的头发和火山弹。“熔岩喷泉”成为一种独特的火山活动类型。
走向火山爆发的粘稠之路
理解这一点有什么结果？在他们的模型中，La Spina 和他的同事发现，改变熔岩喷泉中喷发的岩浆粘度可以产生巨大的变化。当岩浆像基拉韦厄火山一样稀时，随着粘度的升高（通常是由于冷却），喷泉的高度可能会从一千英尺降至几十英尺。
然而，埃特纳火山的粘稠岩浆会随着粘度的增加，从熔岩喷泉转变为真正的爆炸性喷发，而且可能没有任何预警。这增加了埃特纳火山喷发的风险，即使它们以相对低风险的熔岩喷泉开始。
大自然很少能轻易地符合我们以人类为中心的分类。如果这项关于熔岩喷泉中岩浆行为的研究是稳健的，那么我们就可以在我们的喷发模型中增加第三个类别。无论如何，熔岩喷泉仍将是地球上许多火山最壮观的事件之一。
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文章来源
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美国地质调查局。 基拉韦厄火山顶部的第 18 次喷发之后
RUV。 雷克雅内斯半岛喷发
NASA 地球观测站。 埃特纳火山上方的发光羽流
伊豆大岛地质公园。1986 年 B 火山口裂缝喷发
美国地质调查局。 火山观察 — 塔拉维拉 1886 年的喷发值得铭记
Geology.com。 佩莱的头发和佩莱的眼泪
Eos。 镜头捕捉：飞行中的火山弹
国家公园管理局。 火山碎屑和火山碎屑岩
地球与行星科学通讯。玄武岩熔岩喷泉的爆炸性受岩浆流变性、上升速率和排气控制
