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水火本不相容,降雨为何会引起火山喷发

科普小知识2022-10-25 20:00:57
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最近,权威的国际学术期刊《自然》发表了一篇由美国研究小组撰写的论文,称极端降雨将激活深部岩浆运动并改变火山活动。2018年基拉韦厄火山的大规模爆发很可能是由这样的极端降雨引发的。

谈到基拉韦厄火山的爆发,许多人仍然心有余悸。从2018年4月底到8月初,位于夏威夷岛东南部的基拉韦厄火山爆发了至少200年来最大的一次。在此期间,火山喷出的岩浆足以填满32万个奥运标准游泳池,沸腾的岩浆覆盖了35.5平方公里的土地。

我们都知道降雨有助于灭火,那么为什么极端降雨会导致火山爆发呢?

大雨会削弱火山结构。

基拉韦厄火山海拔1247米。它的顶部陨石坑是一个椭圆形凹陷,最大直径为4024米。“基拉韦厄火山是当今世界上最活跃的火山之一。数据显示,基拉韦厄最早记录的火山活动可以追溯到1820年。”青海省地质调查局局长、自然资源部科技领军人才王秉璋说。

火山爆发是如何发生的?“简而言之,必须满足三个基本条件。一是地下有岩浆,二是岩浆上方应该有通道,三是岩浆上涌应该有动力。否则,即使地下有岩浆,也不会喷到地表。”王秉璋进一步解释说,从专业的角度来看,火山爆发的具体条件应该包括部分熔体的形成、岩浆在地壳中富集后的物理和化学变化、岩浆富集区促进岩浆通道的形成以及岩浆上升过程中压力梯度和浮力的双重驱动。据此,美国科学研究小组所说的“极端降雨”似乎不在这些基本条件之内。

为什么美国科学家认为极端降雨会影响火山活动?事实上,科学家们一直在研究极端降雨和火山爆发之间的因果关系。例如,在联合王国东安格利亚大学的学者对蒙特塞拉特火山进行长期监测后,许多统计结果显示,降雨将增强火山活动。学者们认为火山圆顶塌陷(由高粘度熔岩堵塞火山口形成的圆顶状火山锥)将增强火山活动,而雨天将使这种塌陷的可能性从1.5%增加到16%。此外,一些学者认为,大量雨水渗入火山表面会使孔隙压力在火山爆发之前和期间上升到最高水平。

王秉璋说:“研究表明,大量雨水的渗入削弱了火山的结构,允许岩浆进入,这可能导致火山爆发。统计显示,自1790年以来,基拉韦厄火山爆发近60%发生在雨季,但爆发时间比旱季短。据此,可以推断降雨活动与基拉韦厄火山的历史喷发有关。

热岩浆不会被水“浇灭”。

目前,地球上四大火山带是环太平洋火山带、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。

大多数海底火山位于大洋中脊。随着地壳移动,构造板块正在慢慢分裂,导致相对较浅的岩浆库中的岩浆从裂缝中渗出。一些周期性穿透地壳的深地幔羽形成了一系列火山。统计数据显示,目前地球上有1500座活火山,也就是说,在过去的10000年中至少爆发过一次的火山。海底有近1000座活火山,陆地上约有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国院士潘通告诉记者:“我们不能说世界各地的火山爆发都会受到极端降雨的影响。因为大洋中脊地区的火山位于水下,它们不会受到降雨的影响。地壳运动是火山爆发的主要原因。

潘通认为,极端降雨天气是在特殊地区和气候条件下引发火山爆发的重要因素,但这并不意味着极端降雨会导致所有火山爆发,气象因素与火山爆发之间的关系需要进一步研究。

“水火不相容”的常识很容易引发“暴雨是否能浇灭火山爆发”的问题。

专家说水可以灭火,因为它阻挡了燃烧所需的氧气。火山喷发的岩浆不同于普通的燃烧的火。岩浆看起来像在燃烧,因为它的温度太高了,大约900℃到1400℃。此外,岩浆是由高压形成的,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”火山爆发。

此外,极端降雨无法与火山爆发产生的巨大能量相抗衡。潘通进一步分析说:“以冰岛附近瑟曦岛上的火山为例,其每次喷发的平均威力达到20,000-40,000吨梯恩梯炸药当量,基拉韦厄火山喷发的能量远远大于此。很明显,角斗士们正在阻挡火山喷发的雨水。然而,尽管喷发的火山无法被浇灭,但极端的降雨可以在一定程度上控制火山灰的污染。”