18新利最新登入超级火山是如何运作的

与1883年相比,喀拉喀托火山现在的面貌要小得多。18新利最新登入
©Martin Rietze/Westend61/Corbis

1883年,一个印度尼西亚人火山爆发的威力相当于几千颗原子弹,造成大约36000人死亡,并产生了一些人所说的地球上有史以来最响亮的声音。巴蒂亚].喀拉喀托火山(又名喀拉喀托火山就像远处的大炮在3000英里(4828公里)的陆地和海洋上回响。它向天空喷射出足够的气体和尘埃,使全球平均气温降低0.9-1.8华氏度(0.5-1.0摄氏度)。伦敦地质学会;塔鲁尔].直到今天,它的名字还是大灾难的同义词。

在超级火山旁边,喀拉喀托火山是一个简易火山帽,一包流行摇滚。

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好吧,这有点夸张,更适合较小的火山。但想象一下,50座喀拉喀托火山或1000座圣海伦火山在一个地方喷发,几分钟内喷发出的喷出物相当于较小的火山几年产生的喷出物。

尽管我们可能会担心地震、海啸、野火和致命风暴,但实际上,只有少数自然事件有能力摧毁全球文明。一种是杀死行星的流星。想猜猜另一个吗?

这里有一个提示:74000年前,喀拉喀托的邻近岛屿苏门答腊岛经历了一次超级火山爆发,有人说那次火山爆发几乎消灭了人类。虽然这个假设的人口瓶颈仍然是调查和辩论的主题,但我们确实知道多巴超级喷发产生了670立方英里(2,800立方公里)的喷出物,留下了一个19乘62英里(30乘100公里)的火山口,并可能开始了一万年的冰河时代。阿肯巴克都;Friedman-Rudovsky;伦敦地质学会;马歇尔;泰森;美国地质调查局].

科学家们已经在全球范围内确定了大约30-40座超级火山,其中6-10座可能是活跃的[来源:Friedman-Rudovsky;马歇尔].最近一次喷发发生在26000年前的新西兰陶波附近。WTVY;美国地质调查局].我们所知道的最大的一次是大约2800万年前科罗拉多州的鱼峡谷凝灰岩事件,它喷出了1200立方英里(5000立方公里)的沉积物——是通常加入火山军团所需的5倍。伦敦地质学会].

如今,北美、南美和亚洲面临着未来超级火山爆发的最大风险。欧洲唯一已知的超级火山,位于那不勒斯湾与维苏威火山之间的Phlegrean Fields地区,上一次喷发是在3.5万年前。伦敦地质学会].

当我们在这篇文章中研究超级火山时,我们将特别关注美国的这个间歇性休眠的巨人美国的后院:黄石国家公园下面的热点,在过去的210万年里发生了2-3次超级火山爆发[来源:阿肯巴克都;罗宾逊;泰森;美国地质调查局].我们希望火山学家正确地估计了这些大灾难的频率,大约每10万年发生一次,因为现在,我们对此无能为力。

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我们所不知道的超级火山将填满火山口

这张黄石公园的老海报对隐藏在公园边界内的地质奇观提供了很少的线索。
©David Pollack/Corbis

对于超级火山,目前还没有普遍接受的标准。火山存在于一个连续体上,尽管是对数连续体,所以分类边缘往往是模糊的[来源:阿肯巴克都;伦敦地质学会;泰森].因此,对超级火山的数量和喷发频率的估计各不相同。18新利最新登入

但确实存在一些常见的描述,包括岩浆喷发的体积或质量,以及强度岩浆喷发的速度[来源:伦敦地质学会].岩浆是一种炽热的熔融物质,它来自地幔或地壳内部,并被挤出熔岩火山爆发时。它通常含有硅酸盐、悬浮晶体和溶解气体[来源:牛津科学词典]。

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另一种常见的分类称为火山爆发指数(VEI)根据火山灰柱的高度和喷出的火山灰、浮石和熔岩的数量对火山进行分类[来源:美国地质调查局].超级火山通常具有最高的VEI类别,8级,这意味着它们会产生超过240立方英里(1000立方公里)的喷发物质和超过16英里(25公里)高的羽流[来源]:马歇尔;罗莱特;美国地质调查局].超级火山在整个地区造成破坏,留下的火山口有罗德岛那么大。阿肯巴克都;伦敦地质学会;罗宾逊;泰森].

对于如此巨大而具有破坏性的奇观,超级火山令人惊讶地难以发现。事实上,他们的规模和权力是问题的一部分。这些巨人不是造山,而是把山炸掉。事实上,黄石国家公园的超级火山被发现的部分原因是它在崎岖的地形上形成了一个缺口。即便如此,它的范围之大——30乘45英里(50乘70公里)——也让人难以完全理解。阿肯巴克都;伦敦地质学会;泰森].

再加上时间的漫长——火山口可以在数十万到数百万年的时间里被侵蚀,被较小喷发的熔岩填满,或者变成一个绿树成荫的湖泊——不难理解超级火山是如何隐藏在人们的视线里的。18新利最新登入但是,研究人员仍然被另一个巨大的问题所困扰,即提供它们的过程的规模——这些机制深入地球并延伸数百英里。Friedman-Rudovsky;伦敦地质学会;马歇尔;泰森;美国地质调查局].

所以不要把它们想象成放大的火山。超级火山本身就是一种现象,是一个我们仍在努力理解的深刻过程。阿肯巴克都;Malfait等人。].为了更好地了解它们是如何工作的,研究人员转18新利最新登入向潜在的超级火山,比如玻利维亚的乌图伦库火山,在过去的20年里,它每年增长半英寸(1.3厘米),并对其进行了研究热点像黄石公园地下那样上涌的岩浆[来源:Friedman-Rudovsky].

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黄石公园:后院的超级火山

在黄石国家公园的冬季日落中,一切都很安静(目前)。
©Michael Kittell/Corbis

沿着地图上的一条线,从内华达州北部穿过爱达荷州南部,再向上进入怀俄明州西北部,你就会沿着一条绵延350英里(560公里)的间歇性火山混乱的伤疤走下去,这条伤疤可以追溯到1800万年前。当你沿着这条从西向东的线移动时,火山链变得越来越年轻,每座火山都标志着一个岩浆压力从一个单独的热点突破的区域。这条链条,就像热点一样,在黄石国家公园里是死胡同。阿肯巴克都;伦敦地质学会].

实际上,不是热点在动。相反,北美板块以每年约1.8英寸(4.6厘米)的速度在地球上空摩擦。每隔一段时间,热点就会爆发出来。在黄石公园地下200多万年的时间里,它已经产生了三次巨大的事件。阿肯巴克都;罗宾逊;泰森;美国地质调查局]:

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  • 210万年前,哈克贝利岭火山喷发出了588立方英里(2450立方公里)的物质,形成了四个曼哈顿那么大的火山口
  • 130万年前,梅萨瀑布的一次超级喷发喷出了大约67立方英里(280立方公里)的喷出物(7级VEI,但通常被视为超级火山)。
  • 64万年前,熔岩溪超级火山喷发出240立方英里(1000立方公里)的物质,火山灰柱的高度可能达到10万英尺(30480米)。这次事件的残骸散落在美国西部,一直到墨西哥湾。

今天,据我们所知,黄石公园的热点已经呈现出一种温和的面貌。它加热了公园著名的间歇泉这里有温泉、蒸汽喷口和泥坑,还能让黄石湖降温——黄石湖本身部分是由一座崩塌的超级火山火山口形成的。但它偶尔也会让地面不安地翻腾起来,提醒我们,一条沉睡的龙毕竟还是一条龙。阿肯巴克都;大英百科全书;美国地质调查局].

尽管研究人员对黄石公园的地震、地面变形、水流和温度进行了监测,但超级火山在喷发前能提供多少预警仍不清楚。18新利最新登入伦敦地质学会;泰森;美国地质调查局].黄石公园每年有1000到3000次地震,地震可能是火山事件的预警,但它们也可能释放压力,从而有助于防止火山爆发。阿肯巴克都;美国地质调查局].

超级火山也会周期性地通过较小的喷发释放压力。自熔岩河爆发以来的64万年里,黄石公园经历了大约80次非爆炸性的、产生熔岩的喷发,下一次黄石公园的喷发更有可能达到皮纳图博火山的规模——远非微不足道,但不是超级火山。阿肯巴克都;美国地质调查局].

但如果运气不如意怎么办?黄石公园的超级火山爆发会是什么样子?

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黄石公园和可怕,可怕,不好,非常糟糕的一天

1991年皮纳图博火山爆发五个月后,吕宋岛的一个村庄被圣母玛利亚雕像俯瞰。尽管比超级火山规模小得多,但1991年皮纳图博火山的喷发降低了北半球的温度。
©Les Stone/Sygma/Corbis

大多数超级火山爆发发生在活跃了数百万年的地区,但却享受了很长的时间静止期所以,不要对黄石表面上的平静抱有太大的信心。一般来说,时间越长休眠,繁荣就越大[来源:伦敦地质学会].

像其他超级火山地区一样,黄石公园坐落在一个长期活跃的构造带上,一个被削弱和变薄的地壳覆盖在一个2500华氏度(1370摄氏度)的岩浆穹丘上地幔.这个圆顶已经融化并分裂成地壳,形成了两个岩浆房,大约在地下5-7英里(8-11公里)处,每个岩浆房直径30多英里(48多公里)。大英百科全书].这些岩浆房充满了岩浆、半固态岩石和溶解气体(如水蒸气和二氧化碳)的混合物。

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在数百年乃至数千年的时间里,更多的岩浆积聚起来,释放出更多的热量和压力,将覆盖的地面一点一点地向上推。如果岩浆室接收到稳定而大量的热岩浆供应,压力就会在一个通常被称为“岩浆”的周期性过程中形成孵化.如果没有,那么一些物质就会凝固并下沉,从而降低压力。超级火山岩浆房的巨大体积意味着,孕育超级火山所需的热量传递速率要比传统火山高2-3个数量级[来源:阿肯巴克都;Klemetti].

最终,超压会在穹顶外围形成裂缝,将压力从舱内排出。充满气体的岩浆向天空喷发,将火山灰和碎片倾泻到数百英里之外,释放出致命的物质火山碎屑流——快速移动的,厚厚的气体云,火山灰和岩石沸腾着从火山喷发在1470华氏度(800摄氏度)-横跨数万平方英里[来源:阿肯巴克都;伦敦地质学会].

额外的爆炸会持续数周。火山灰在区域范围内向下漂移,使天空充满污染物,并覆盖了数千万平方英里的农作物死亡火山灰。伦敦地质学会;Klemetti].在尘埃落定之前,方圆数千英里内的任何人都有可能呼吸到细小的玻璃针,肺部血管破裂,溺水于火山灰和肺部湿气的泥浆中。阿肯巴克都;伦敦地质学会;泰森].火山灰摧毁了屋顶,污染了重要的水源,损坏了汽车发动机,引发了持续数月至数年的粮食生产、交通、通讯和经济危机。伦敦地质学会;Klemetti].

在几周内,尘埃和硫酸盐气溶胶环绕全球,过滤阳光,并在随后的几年里使全球平均气温下降5-9华氏度(3-5摄氏度)[来源:伦敦地质学会;Klemetti;马歇尔].美国三分之一的地区,特别是蒙大拿州、爱达荷州和怀俄明州,几个月甚至几年都无法居住。泰森;美国地质调查局].

值得庆幸的是,这种情况不会很快发生。但总有一天,在世界的某个地方,另一次超级火山爆发是不可避免的。也许我们是时候开始火星殖民地了。

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作者注:超级火山是如何运作的18新利最新登入

超级火山是一个引人入胜的主题,但写起来却很困难。一方面,我们惊叹于它们巨大的火山口和高堆积的沉积物所揭示的巨大规模,我们可以通过冰芯、树木年轮和微生物来直观地了解它们的气候变化能力,这些微生物会改变它们的结构以应对气候变化。另一方面,我们对其岩浆的内容和驱动其深层羽流的动力学知之甚少。即使是看似无害的化学物质和材料,如果排放到大气中的量足够大,也可能对气候造成无法估量的扰动。我们只是不知道。

这就是这些庞然大物的可怕之处。尽管我们对火山和构造事件有很多了解,即使超级火山就存在于地球上,但在某些方面,它们也可能是来自外太空的灭绝级流星。我们预测它们或对它们采取任何行动的能力也同样小,在这两种情况下,我们都只能抱着渺茫希望的冰冷安慰不放。

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更多精彩链接

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