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幫助預(yù)測(cè)火山噴發(fā)

這座火山大規(guī)模噴發(fā)的強(qiáng)度可達(dá)到1980年圣海倫斯火山噴發(fā)強(qiáng)度的1000倍，在過去210萬年時(shí)間里，大規(guī)模噴發(fā)次數(shù)共有3次。黃石公園座落于懷俄明州，其火山噴口覆蓋的面積達(dá)到25英里×37英里(約合40公里×60公里)。它在上一次大爆炸后形成，距今大約64萬年。自此之后，這座火山小規(guī)模噴發(fā)了大約30次，最近一次是在7萬年前。噴發(fā)讓噴口充滿熔巖和火山灰，最終形成我們今天看到的較為平坦的地帶。

但從2004年起，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)噴口上方的地面以每年最快2.8英寸(約合7厘米)的速度隆起。2007年至2010年，地面隆起速度大幅降低，每年隆起1厘米或者更少。從開始隆起到現(xiàn)在，火山噴口上方的地面最高隆起了10英寸。研究黃石公園火山活動(dòng)的專家、猶他州大學(xué)的鮑勃·史密斯表示：“因?yàn)楦采w面積巨大加之幅度很高，這種隆起非常引人注目。”

科學(xué)家認(rèn)為地下4到6英里(約合7到10公里)的一個(gè)不斷膨脹的巖漿房導(dǎo)致地面隆起。史密斯說，幸運(yùn)的是，這種隆起似乎并不是災(zāi)難即將發(fā)生的前兆。“最初，我們也曾擔(dān)心地面隆起會(huì)導(dǎo)致火山噴發(fā)。但在發(fā)現(xiàn)巖漿位于地下10公里后，我們消除了這種擔(dān)憂。如果深度在2公里或者3公里，我們將陷入極大擔(dān)憂之中。”

2010年12月3日，《地球物理研究快報(bào)》刊登了有關(guān)地面隆起的研究論文，史密斯是論文的合著者。他指出，有關(guān)隆起的研究可能為了解火山地下管道提供寶貴線索，最終幫助科學(xué)家預(yù)測(cè)黃石公園的火山何時(shí)噴發(fā)。

只見隆起 不見噴發(fā)

在美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局黃石火山觀測(cè)站，史密斯和同事正利用全球定位系統(tǒng)和干涉合成孔徑雷達(dá)等工具對(duì)噴口的隆起和下降進(jìn)行測(cè)繪，雷達(dá)能夠提供地面變形的測(cè)量數(shù)據(jù)。地面變形說明巖漿正在朝地面移動(dòng)，達(dá)到一定程度后可能噴發(fā)。舉例來說，在1980年噴發(fā)前，圣海倫斯火山曾在幾個(gè)月內(nèi)劇烈膨脹。然而，也有很多出現(xiàn)隆起但最后并未噴發(fā)的例子，其中就包括黃石的超級(jí)火山。過去幾千年時(shí)間里，這座火山一直處于起起落落的狀態(tài)，但并未噴發(fā)過一次。

根據(jù)當(dāng)前的理論，黃石的巖漿房由來自地幔并向上噴涌的熱巖補(bǔ)充。當(dāng)流入的巖漿不斷增多，巖漿房就會(huì)像肺一樣膨脹，導(dǎo)致上方的地面隆起。電腦模型顯示，在最近的隆起中，每年流入巖漿房的巖漿達(dá)到0.02立方英里(約合0.1立方公里)。根據(jù)當(dāng)前理論，在巖漿流入速度趨于緩慢之后，巖漿可能水平移動(dòng)并最終固化冷卻，促使地表下沉。

史密斯表示，基于掌握的地質(zhì)證據(jù)，過去1.5萬年時(shí)間里，黃石可能處于一個(gè)膨脹和收縮的連續(xù)周期，這個(gè)周期可能繼續(xù)。調(diào)查結(jié)果顯示，火山噴口在1976年至1984年之間上升了大約7英寸(約合18厘米)，而后又在隨后的10年下沉了大約5.5英寸(約合14厘米)。他說：“火山噴口處于時(shí)上時(shí)下的狀態(tài)，但偶爾一次‘打嗝’便會(huì)導(dǎo)致熱液噴發(fā)、地震或者最終形成火山爆發(fā)。”

與間歇泉地震有關(guān)?

預(yù)測(cè)火山何時(shí)噴發(fā)難度極大，部分原因在于有關(guān)黃石地下活動(dòng)的具體細(xì)節(jié)仍未確定。此外，由于從上世紀(jì)70年代開始才有黃石火山活動(dòng)的連續(xù)記錄，從地質(zhì)學(xué)的角度上說，區(qū)區(qū)幾十年的記錄簡(jiǎn)直不值一提，因此很難得出一個(gè)準(zhǔn)確的結(jié)論。地質(zhì)調(diào)查局位于華盛頓的喀斯開火山觀測(cè)站的黃石專家丹·德祖里辛表示：“地下深處顯然存在巖漿源補(bǔ)充黃石火山，因?yàn)辄S石過去曾經(jīng)噴發(fā)過，此外，我們也在較淺的深度發(fā)現(xiàn)了巖漿。地殼內(nèi)一定存在巖漿，我們還沒有掌握所有的熱液活動(dòng)。當(dāng)前的火山正噴出大量熱量，如果沒有從巖漿補(bǔ)充熱量，整個(gè)系統(tǒng)從7萬年前也就是上一次噴發(fā)到現(xiàn)在早已經(jīng)固化冷卻。”

這個(gè)大型熱液系統(tǒng)就位于黃石地表下方，為黃石公園制造了很多著名旅游景觀。德祖里辛表示，熱液系統(tǒng)在地面隆起過程中可能扮演角色，雖然沒有人能夠確定影響程度。他提出這樣的疑問：“是否存在這樣一種可能性，即一些隆起可能不僅由新巖漿流入導(dǎo)致，同時(shí)也與熱液系統(tǒng)自我封閉和增壓有關(guān)。在出現(xiàn)裂縫和壓力降低時(shí)，是否又出現(xiàn)下沉?這些細(xì)節(jié)都很難確定。”

重要的新研究領(lǐng)域

這種研究并不只是簡(jiǎn)單地觀測(cè)地面隆起和下沉。不同的區(qū)域可能朝著不同的方向移動(dòng)并且以當(dāng)前未知的方式相互聯(lián)系在一起。也就是說，對(duì)火山和熱液管道網(wǎng)絡(luò)的測(cè)繪工作至今仍未完成。黃石公園每年發(fā)生大約3000次地震，可能為了解地面隆起和巖漿房之間的關(guān)系提供更多線索。2008年12月6日至2009年1月8日，黃石湖周邊地區(qū)發(fā)生了大約900次地震。

猶他州大學(xué)的史密斯表示，這種地震“頻發(fā)”允許熱液逃離，可能幫助釋放巖漿房的壓力，同時(shí)減緩隆起速度。他說：“大型地震與巖漿流入導(dǎo)致的隆起和變形有關(guān)。巖漿流入如何施壓于鄰近的斷層以及斷層如何將壓力傳遞給巖漿系統(tǒng)是一個(gè)重要的新研究領(lǐng)域。”地質(zhì)調(diào)查局的德祖里辛指出：“由于采用更先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行研究，我們了解的黃石變形過程變得更為復(fù)雜。”

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