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虽早有预兆 这些原因让新西兰火山喷发难以预测

2019-12-16 06:42:33 作者: 来源:科技日报  责任编辑:周冬   我来说两句

当地时间12月9日,新西兰的怀特岛火山突然爆发,导致8人死亡,31人受伤,另有8人下落不明。与常见的岩浆型火山活动不同,这次火山爆发主要是由剧烈的蒸汽引发的,由此产生的火山灰更是被抛射到3000米的高空。正是这种特殊的爆发类型,使得怀特岛火山在没有任何准确预警的情况下突然爆发,造成惨重的伤亡。

早有预兆的爆发

事实上,怀特岛的火山爆发早有预兆。早在10月30日,监测人员就发现怀特岛火山口的二氧化硫(SO2)气体浓度增加,并且在岩浆的撞击下,火山出现了2016年至今最强烈的震颤。11月18日,监测机构发现SO2气体浓度持续上升,并发布了怀特岛火山喷发2级警报,表示火山处于“中度”活跃状态,但并非即将爆发。

虽然上个月的监测数据指出怀特岛火山处于更危险的时期,但近期是否会爆发、具体何时爆发,仍然难下结论。另外,正如地质灾害监测项目GeoNet的火山学家所言,这次火山爆发“很突然,持续时间很短暂”。不同于一些在喷发前有明显迹象的火山,怀特岛火山直至爆发,也没有给监测机构发布准确预警的机会。那么,为什么准确预测这次火山爆发,会如此困难?

难以预测的射气喷发

这个问题的答案,与怀特岛火山的爆发方式有关。

怀特岛火山是新西兰最活跃的活火山。从2011年起,怀特岛火山处于一个连续爆发的时期,但大多数只是小型的火山爆发。最近的一次较大的火山爆发出现在2011年,但幸运的是,这次火山爆发发生在夜间,并没有游客在岛上参观。

这次火山爆发出现在白天。在此之前,蓄势待发的岩浆聚集在火山的岩浆房中。爆发之前,这座火山的岩浆深度很浅,其携带的热量与高温气体足以使地表和地下水形成活跃的热液系统。

这时,火山内岩石孔隙中的水处于过热状态。在这种情况下,任何外力过程,如地震、地下气体的涌入,甚至是湖水水位的上升,都会打破热液系统的脆弱平衡,导致这些热液的压力释放,产生由蒸汽驱动的火山爆发。

由蒸汽驱动的火山爆发,也称为热液喷发或射气喷发(phreatic eruption)。这种火山爆发会导致水瞬间形成蒸汽,这个过程的速度甚至超过了音速。这时,水迅速膨胀到原始体积的1700倍,继而产生灾难性的影响。

这种爆发产生的能量,足以粉碎岩石,撞开火山口,并将岩石碎片和火山灰喷射至空中。在这次怀特岛的火山爆发中,火山灰更是被抛射到了距火山口3000米的高空。而这类火山喷发通常表现为前兆少,无法准确预测爆发时间。

更多火山喷发类型

根据诱发火山喷发的物质类型不同,火山喷发包括岩浆喷发、射气-岩浆混合喷发和导致怀特岛火山爆发的射气喷发3大类。相比于主要由高温气体驱动的射气喷发,前两种喷发方式主要是由于地下的岩浆逐渐上升至接近地表的位置,最终从裂隙中流出或喷出造成的。驱动方式的不同,也造成了预测难度的差异。

相比之下,两种由岩浆驱动的火山喷发的后果往往更加严重,但监测系统也更加完善。

2013年,菲律宾马荣火山的射气喷发持续了73秒。在喷发前24小时,没有检测到任何火山的地震活动,也没有观测到火山活动加剧的迹象,最终这次火山爆发导致了5名登山者死亡。

但射气喷发的前兆少、缺乏研究数据,这些因素无疑阻碍了对此类火山喷发的预警。

新西兰地球科学研究和监视机构GNS Science的火山学家说,自怀特火山爆发以来,火山震颤加剧了,这表明火山内部气压仍然很高,并且有可能进一步爆发。

在12月9日的爆发后,怀特岛火山又出现了3次较小的喷发。目前,火山爆发的预警等级由4级重新降回了2级。但暂时无法确定的是,怀特岛火山是否还会再次剧烈喷发,也无法确定下次火山喷发的类型。

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