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研究人员找到预测火山爆发的突破性新方法
发布日期:2023-09-02 11:39:13  稿源:cnBeta.COM

科学家们已经开发出一种方法,可以通过分析三个关键参数快速获得有关火山爆发风险的宝贵信息:火山高度、火山储层与地表之间的岩层厚度以及岩浆的平均化学成分。这种方法为识别和监测风险最大的活火山开辟了新的前景,而且不需要大量的技术和财政资源。

联合国专家组的一个小组确定了三个易于测量的参数,这些参数有助于深入了解火山的结构特征,标志着在风险评估和预防措施领域取得了进展。

火山爆发的风险是什么?为了评估火山爆发的可能性,研究人员需要深入了解火山的内部结构。然而,获取这些重要数据可能是一项长期工作,需要进行多年的实地研究、分析和持续监测。这就是为什么目前只有一小部分活火山--大约 30% 的活火山得到了很好的记录。

日内瓦大学(UNIGE)的一个团队开发了一种快速获取宝贵信息的方法。他们的方法侧重于三个关键变量:火山的海拔高度、将岩浆室与地表隔开的岩层深度以及岩浆的平均化学成分。这些发现发表在《地质学》(Geology)杂志上,为识别构成最大风险的火山提供了新的途径。

地球上有大约1500座活火山,但我们只掌握了其中30%的精确数据。这是因为我们很难观测到它们的"燃料"--著名的岩浆,而岩浆中蕴含着丰富的信息。这种熔岩最初产生于地幔 60 千米到 150 千米的深处,而人类最深的钻孔一般只能钻到 10 千米(6.2 英里)左右的深度,因此无法进行直接观测。火山下方地壳深处岩浆的生成速度决定了未来火山爆发的规模和频率。

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圣基茨和尼维斯岛州的利亚穆伊加火山。它是卢卡-卡里基及其团队研究的主要火山之一。图片来源:奥利弗-希金斯

由于有 8 亿多人居住在活火山附近,数据的缺乏是一个危险。因此,在许多地区,没有任何依据可用于评估特定火山所带来的风险,以及在疑似火山爆发时应采取的保护措施(例如疏散范围)的范围。

三个关键参数

科学家们经常使用地球化学和地球物理分析方法来监测火山,但要深入了解一座特定火山的工作原理可能需要几十年的时间。多亏了联合国大学理学院地球科学系全职教授卢卡-卡里基(Luca Caricchi)团队的最新研究成果,现在可以更快地获得有价值的信息。

这种方法使用三个易于测量的参数:火山高度、火山"储层"与地表之间的岩石厚度,以及火山爆发过程中释放的岩浆的化学成分。前者可通过卫星测定,后者可通过地球物理学和/或对火山岩中矿物(晶体)的化学分析测定,而后者则可通过实地直接取样测定。

快照

通过分析小安的列斯群岛火山弧的现有数据,联合国大学的研究小组强调了火山高度与岩浆产生速度之间的相关性。"最高的火山在其生命周期内平均喷发量最大。卢卡-卡里基研究小组的前博士生、该研究的第一作者奥利弗-希金斯(Oliver Higgins)解释说。

科学家们还发现,火山下方的地壳越薄,岩浆库越接近地表,火山的热成熟度就越高。"当岩浆从深处上升时,往往会冷却凝固,从而停止上升。但当岩浆供应量较大时,岩浆会保持温度,积聚在储层中,为未来的喷发提供燃料,并'侵蚀'地壳",该研究的第二位也是最后一位作者卢卡-卡里基(Luca Caricchi)解释说。

确定风险最大的火山

最后,研究人员发现,已经喷发的岩浆的平均化学成分是其爆炸性的一个指标。"例如,二氧化硅含量高,表明火山由大量岩浆供给。在这种情况下,该火山发生大规模爆炸性喷发的风险更大",研究人员解释说。"

综上所述,UNIGE 团队确定的三个参数可以为火山的内部结构提供一个"快照"。

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