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水火本不相容,降雨为何会引起火山喷发

来源:科技日报 作者:张景阳 张蕴 发布时间:2020-05-19 16:30:17 浏览次数: 【字体:

 近日,国际权威学术期刊《自然》杂志发表了一篇由美国科研团队撰写的论文,称极端降雨会激活深层岩浆运动、改变火山活动性,2018年的基拉韦厄火山大规模喷发,很可能就是由这种极端降雨触发的。

提到基拉韦厄火山大喷发,至今还有不少人心存余悸。2018年4月末到8月初,位于夏威夷岛东南的基拉韦厄火山出现了此前至少200年内最大的喷发。在此期间,这座火山喷出地表的岩浆总量足以装满32万个奥运会标准游泳池,滚烫的岩浆覆盖了35.5平方公里的土地。

我们都知道,降雨有助于扑灭火灾,那为什么极端降雨反而可能引起火山喷发呢?

大量雨水可削弱火山结构

基拉韦厄火山海拔1247米,顶部的喷火口是一个椭圆形洼地,最大直径为4024米。“基拉韦厄火山是现今世界上最为活跃的火山之一。资料显示,基拉韦厄火山活动最早的文献记载可追溯到1820年。”青海省地质调查院院长、自然资源部科技领军人才王秉璋介绍说。

火山喷发是如何出现的?“简单来说,要具备3个基本条件,一是地下有岩浆,二是在岩浆上面应该有个通道,三是要有促使岩浆上涌的动力,否则地下即使有岩浆也不一定会喷到地表来。” 王秉璋进一步解释,从专业角度而言,火山爆发的具体条件应该包括部分熔融体的形成、岩浆在地壳中富集后出现的物理化学变化过程、岩浆富集区域对岩浆通道形成的促进作用、岩浆上升过程中受到压力梯度与浮力的双重驱动。据此来看,美科学研究团队所称的“极端降雨”因素似乎并不在这些基本条件之中。

那为何美国科学家认为极端降雨会对火山活动产生影响呢?事实上,针对极端降雨与火山喷发的因果关系,科学家一直在进行研究,如英国东英吉利大学学者对蒙特塞拉特地区的火山进行长期监测后发现,有多次统计结果显示,降雨会对火山活动有所增强。学者们认为,火山穹丘(高粘度熔岩堵塞火山口而形成的穹窿状火山锥)崩塌会增强火山活动性,而雨天会使这种崩塌的可能性从1.5%增加到16%。此外,还有学者提出,大量雨水渗透进火山地表下,可以使孔隙压力在火山喷发前夕和喷发期间上升至最高水平。

王秉璋表示:“研究表明,大量雨水的下渗削弱了火山的结构,使岩浆得以进入,存在诱发火山喷发的可能。有统计显示,从1790年开始,基拉韦厄火山将近60%的火山喷发发生在雨季,不过喷发时间比旱季短。据此可以推断,降雨活动与基拉韦厄火山历史上的喷发存在一定的联系。

滚烫岩浆不会被水“浇熄”

目前,地球上四大火山带为环太平洋火山带、大洋中脊火山带、东非裂谷火山带和阿尔卑斯―喜马拉雅火山带。

大多数海底火山都是在大洋中脊上发现的,随着地壳运动,构造板块进行着缓慢分裂,使得相对较浅的岩浆库中的岩浆从裂缝中渗出,还有一些周期性冲破地壳的深地幔柱形成了一系列火山。有统计资料显示,地球上目前有1500座活火山,即在过去1万年间至少喷发过1次的火山。位于大洋底部的活火山有近1000痤,陆地上大约有500座。

 青海省地质矿产勘查开发局总工程师、俄罗斯自然科学院外籍院士潘彤告诉记者:“我们不能说全球范围内的火山喷发都会受极端降雨影响。因为大洋中脊地区位于水下的火山,就不会受到降雨影响,地壳运动才是最终导致火山喷发的主因。”

潘彤认为,极端降雨天气是在特殊地区、特殊气候下诱发火山喷发的一个重要因素,但这不代表极端降雨可以引起所有的火山喷发,气象因素与火山喷发的关系还需要进一步的研究。

“水火不容”的常识很容易让人发出“滂沱大雨是不是能够浇灭火山喷发”的疑问。

专家称,水能灭火,是因为阻隔了燃烧所需的氧气。而火山所喷发的岩浆,与我们常见的燃烧的火并不相同,岩浆看起来像在燃烧,是因为它的温度太高了,大约在900℃到1400℃左右。而且岩浆是由高压形成,不需要氧气,所以再多的水也只能降低岩浆的温度,不会“熄灭”火山喷发。

再者,极端降雨也无法与火山喷发所产生的巨大能量抗衡。潘彤进一步分析说:“以冰岛附近瑟尔塞岛的火山为例,它平均每次喷发的威力达到了20000—40000吨TNT炸药爆炸当量,基拉韦厄火山喷发的能量还要比这大得多。想要阻止火山喷发降雨显然是螳臂挡车。但是,虽然无法浇灭喷发的火山,极端降雨却可以在一定程度上控制火山灰的污染。”


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