什么造成了火山喷发？- 史蒂芬 · 安德森（Steven Anderson）

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在 1942 年 2 月，墨西哥农民狄尼西奥 · 普利多（Dionisio Pulido）以为自己听到了从玉米田里传来的雷声。然而，这声音并非来自于天空。声音的来源是一道巨大的、冒烟的、正在喷射出气体和岩石的裂缝。日后，这道裂缝将被称为帕里库廷火山（Paricutin）。像这样的新火山来自哪里？是什么引起了它们难以预料的喷发？史蒂芬 · 安德森（Steven Anderson）将对此进行了研究。

授课：史蒂芬 · 安德森，执导：卡邦工作室（Cabong Studios）。

1942 年 2 月，墨西哥农民
狄尼西奥 · 普利多（Dionisio Pulido）

以为自己听到了
从玉米田里传来的雷声。

然而，这声音并非来自于天空。

声音的来源是一道巨大的、冒烟的
裂缝，正在喷射出气体和岩石。

日后，这条裂缝将被称为
帕里库廷火山（Paricutin），

在之后的九年，它的熔岩和火山灰
将会覆盖 200 多平方公里的区域。

但是，这座新的火山从何而来？

又是什么引起了
它出人意料的喷发呢？

任何火山的故事都得从岩浆说起。

通常，在形成这些熔融岩石的区域，

海水能渗入地幔，降低地幔的熔点。

由于三个地质因素之间的微妙平衡，

这些生成的岩浆通常
会留在在地表之下。

第一个因素是岩石静压力
（lithostatic pressure）。

也就是地壳的重量
将岩浆向下推的力。

岩浆的反推力就是第二个因素，
岩浆静压力（magmastatic pressure）。

这场力的较量
会作用在第三个因素上：

地壳的岩石强度。

通常，岩石足够坚固、沉重，

可以让岩浆保持在原位。

但是当这种平衡被打破，
就有可能产生爆炸性的后果。

火山喷发最常见的原因之一

是岩浆静压力的上升。

岩浆里含有各种各样的
元素和化合物，

其中许多都溶解在熔融的岩石中。

达到足够高的浓度之后，
水或硫这类化合物将不再溶解，

而是会形成高压气泡。

当这些气泡到达表面，

就可能会以枪击般的力度迸裂。

当成千上万的气泡同时爆炸，

其能量可以将火山灰的烟柱
送入平流层。

但在爆裂之前，这些气泡就像是
摇晃过的汽水里的二氧化碳。

它们的存在降低了岩浆的密度，

增加了向上推动地壳的浮力。

许多地质学家相信这就是
墨西哥帕里库廷火山爆发

背后的过程。

这些上浮的气泡
有两个已知的自然成因。

有的时候，从更深的地底
产生的新岩浆

会带来额外的气态化合物。

不过，当岩浆开始冷却时，
也可能会形成气泡。

当处于熔融状态时，岩浆是
溶解的气体与熔化的矿物的混合物。

当熔融的岩石变硬，
其中的一些矿物会凝固为结晶。

这个过程并不会
吸收多少溶解的气体，

这导致了能形成爆炸气泡的

化合物的浓度升高。

然而并不是所有火山爆发
都是由岩浆静压力的上升引起的——

有时候，上方岩石的重量
可能会降低到危险的程度。

山体滑坡可能会从
岩浆房的上方带走大量岩石，

这降低了岩石静压力，
并会立即触发火山爆发。

这个过程被称为 “卸荷”，

它是无数火山爆发的原因，

其中就包括 1980 年
圣海伦火山的突然爆发。

但是由于侵蚀作用或者冰川融化，

卸荷也可能长期发生。

事实上，许多地质学家正在担心

由气候变化导致的冰川融化
可能会增加火山活动。

最后，在岩石层强度
不再足以抑制岩浆的地方，

火山喷发也有可能发生。

从岩浆中逸出的酸性气体和热量

可以通过名为
“热液蚀变”的过程侵蚀岩石，

逐渐将坚硬的石头
变成软质的粘土。

岩石层也可能会被板块运动削弱。

地震会制造出裂缝，
令岩浆逃到地表，

且当大陆板块彼此远离时，

地壳可能会被拉伸变薄。

遗憾的是，了解火山爆发的原因

并不会使预测火山喷发变得更容易。

尽管科学家们可以大致测定

地壳的强度和重量，

岩浆房的深度和热量
使得测量岩浆静态压的变化

变得非常困难。

但是火山学家们
在不断探索新的技术，

以攻克这种岩石地形。

热成像技术的发展已经能让科学家们

探测地下热点。

光谱仪可以分析
从岩浆逸出的气体。

激光可以精确地追踪
上升的岩浆对于火山地形的影响。

但愿这些工具能帮助我们更好地理解
这些蠢蠢欲动的火山口

以及它们的大爆发。