圣安妮湖坐落在羅馬尼亞喬瑪杜爾火山的火山口。這座火山最后一次噴發(fā)是在3萬(wàn)年前。如今科學(xué)家想知道，在地表之下幾公里的地方，正在醞釀著什么。
寧?kù)o的圣安妮湖周圍郁郁蔥蔥，群山環(huán)繞，它坐落在古老的喬瑪杜爾火山的火山口上。這座火山上一次噴發(fā)是在大約3萬(wàn)年前，那之后一直沉寂至今，人們紛紛猜測(cè)它不太可能再次噴發(fā)了。
但事實(shí)證明，這種平靜只是表象。在地表之下幾公里的地方，巖石已經(jīng)達(dá)到了驚人的高溫。最近發(fā)表于《地球與行星科學(xué)快報(bào)》的一項(xiàng)研究表明，地下可能涌動(dòng)著20至58立方公里的巖漿，體積最多甚至超過(guò)2萬(wàn)座吉薩大金字塔。
需要澄清的是，這并不意味著未來(lái)一定會(huì)發(fā)生火山爆發(fā)。但這項(xiàng)研究引起了科學(xué)家的注意：那些沉寂了幾萬(wàn)年的火山經(jīng)常被忽視，而它們也會(huì)帶來(lái)危險(xiǎn)。
研究著者、法國(guó)克萊蒙特奧弗涅大學(xué)的Mickael Laumonier說(shuō)：“我們優(yōu)先研究活火山，這顯然是因?yàn)樗鼈兙哂酗@著的威脅性。但我們也不應(yīng)該忘記其他相對(duì)較年輕的火山，因?yàn)樗鼈兺瑯訒?huì)帶來(lái)危險(xiǎn)，需要我們?nèi)ピu(píng)估?！?/p>
通過(guò)比對(duì)地球物理和地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬，研究人員得以一窺喬瑪杜爾火山之下的情況，這或?qū)椭茖W(xué)家更好地理解，隨著時(shí)間推移，類似的火山系統(tǒng)發(fā)生的變化。
史密森尼全球火山計(jì)劃的火山學(xué)家Janine Krippner沒(méi)有參與此次研究，她說(shuō)：“所有這些工作都很重要?！钡蔡嵝盐覀?，想要弄清楚地表之下數(shù)公里的確切情況非常困難。
“我們并不是說(shuō)情況一定是這樣”她說(shuō)：“不過(guò)大量數(shù)據(jù)表明，情況可能是這樣。”
火焰永不滅
每時(shí)每刻，全球至少有20座火山在噴發(fā)。但潛在活躍的火山還要多得多，問(wèn)題是如何找出它們。
像喬瑪杜爾火山這種，在過(guò)去1萬(wàn)年時(shí)間里沒(méi)有爆發(fā)過(guò)的火山通常被成為休眠火山。然而Krippner說(shuō)，這樣劃分有點(diǎn)武斷。
她表示，說(shuō)到火山，“‘休眠’這個(gè)詞很有問(wèn)題?！币恍┗鹕剑热缰狞S石超級(jí)火山，在兩次噴發(fā)之間，可能會(huì)沉寂數(shù)萬(wàn)年。
有跡象表明，如果下面有大量熔化的巖石在涌動(dòng)，那么一座看似平靜的火山也可能會(huì)爆發(fā)；過(guò)去的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，喬瑪杜爾火山可能正是這種情況。通過(guò)研究地震波穿過(guò)地面的方式，之前的研究人員找到一些巖漿庫(kù)的跡象。通過(guò)調(diào)查地下電導(dǎo)率（這種特性受溫度和巖石含水量等條件的影響），研究人員發(fā)現(xiàn)，地下4.8至27公里之間的區(qū)域更像是糊狀物。
但目前還不清楚巖石是否真的熔化了，以及如果熔化了，巖漿量有多少。
晶體記錄員
為了回答這些問(wèn)題，Laumonier和同事首先把目光對(duì)準(zhǔn)了這座火山過(guò)去噴發(fā)形成的巖石?；鹕街碌娜蹘r慢慢冷卻并形成晶體，其中一些就像小小的礦物記錄員，把自身形成時(shí)的條件都記錄了下來(lái)。
例如，一種被稱為閃石的礦物，在結(jié)晶過(guò)程中，其化學(xué)特性會(huì)隨著溫度和壓力的改變而有所不同。研究人員在噴出的巖石中尋找這些晶體，從而了解這個(gè)古老的巖漿系統(tǒng)的情況。
研究團(tuán)隊(duì)把地球化學(xué)數(shù)據(jù)與已知的這個(gè)火山系統(tǒng)的規(guī)模相結(jié)合，進(jìn)行了數(shù)值模擬，了解火山管道系統(tǒng)目前的狀況。結(jié)果顯示：火山下方的地殼平均有15%呈熔融狀態(tài)，有些地方甚至高達(dá)45%。
研究團(tuán)隊(duì)還根據(jù)火山噴發(fā)后形成的巖石在不同溫度、壓力和含水量條件下的電導(dǎo)率，建立了一個(gè)模型，驗(yàn)證這一結(jié)果。這也解釋了喬瑪杜爾火山之下電導(dǎo)率的測(cè)量結(jié)果。
第二種方法得出了相似的結(jié)論，也就是說(shuō)火山下方確實(shí)有20%至58%是熔融的。雖然喬瑪杜爾火山的管道系統(tǒng)可以容納大量巖漿，但按照現(xiàn)在地下的條件，很有可能產(chǎn)生更多的熔巖。
Laumonier說(shuō)：“對(duì)于這種地球物理異?，F(xiàn)象，沒(méi)有別的解釋?！?/p>
研究人員認(rèn)為，如果一座火山含有超過(guò)45%的熔巖，就可能發(fā)生爆發(fā)。低于45%，那么“這個(gè)系統(tǒng)會(huì)被晶體鎖住，火山不會(huì)噴發(fā)”，Michael Ackerson說(shuō)道。他是位于華盛頓特區(qū)的史密森尼國(guó)家自然歷史博物館巖石和礦石館的館長(zhǎng)。
因此，最新分析表明，喬瑪杜爾火山可能會(huì)噴發(fā)，但也許可以避免。
糊狀的管道
重要的是，這次研究還探討了其他問(wèn)題，例如地球深處的這類系統(tǒng)究竟是什么樣子。
Ackerson說(shuō)：“在我們的想象中，巖漿庫(kù)是一個(gè)看上去很恐怖的、碩大而又炙熱的巖漿團(tuán)，藏在地殼中，隨時(shí)可能噴發(fā)，殺死所有人?！?/p>
但越來(lái)越多的研究表明，事實(shí)并非如此。相反，巖漿庫(kù)大部分時(shí)候都在地殼中安靜地潛伏著。它們通常至少有一部分已結(jié)晶，形成一種糊狀的、晶體比例不定的石頭湯，足以熔化整個(gè)系統(tǒng)。這種比例會(huì)因火山的巖漿管道差異而大不相同。
關(guān)于喬瑪杜爾火山，研究人員認(rèn)為熔巖聚集在兩個(gè)區(qū)域：一個(gè)是深度為4.8至17.7公里的上層區(qū)域，另一個(gè)是位于地面之下30公里的炙熱巖漿庫(kù)。兩者可能由相互重疊的熔融物質(zhì)組成，這些物質(zhì)的溫度和成分略有不同。目前我們還不清楚兩個(gè)區(qū)域的連接情況，但新的巖漿地圖提供了關(guān)于火山內(nèi)部情況的重要信息。
Ackerson說(shuō)：“這是全球巖漿情況的新數(shù)據(jù)點(diǎn)。作為特定時(shí)間點(diǎn)的特定火山，它將幫助我們進(jìn)一步了解巖漿的形成和發(fā)展的過(guò)程?！?/p>
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