科学时报新闻中心的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/科学时报新闻中心

博文

超级火山喷发预警仍是挑战

已有 2102 次阅读 2008-7-3 22:31 |个人分类:栏目风采

栏目名称:科学透视
栏目主持:肖洁
 
 
本期关注:超级火山
 
近日,加拿大麦吉尔大学和英属哥伦比亚大学的研究人员在实验室里模拟了将普通火山喷发变成所谓“超级火山”的进程。研究结果发表在《自然-地球科学》杂志上。
  
 
 
 
 
  
   文:许建东
       研究员,博士生导师,中国地震局火山研究中心主任。
 
 
 
 
 
 
漫长的地球历史上,超级火山先后47次肆虐地球。
 
超级火山的威力:VEI=8
 
要了解超级火山的威力,首先得了解火山爆发指数。
 
与人们熟悉的地震一样,火山活动也是地球内部能量释放的一种表现方式。地震由震级来度量,震级越高,地震所释放的能量就越大。火山亦如此。火山喷发中,危险性最大的就是爆炸性喷发,其中最大的灾害是喷发柱,因此,科学家现在习惯于用喷发物总量与喷发柱高度来衡量火山释放的能量,这种量度通常被称为火山爆发指数(VEI)。爆发指数越高,火山所释放的能量就越大。爆发指数与火山喷发能量E的关系为:lg E=0.78MVEI+21.02。
 
火山爆发指数每增加1个单位,其释放的能量就增加近1个量级,而其喷发周期也将相应延长。原因显而易见,大型喷发需要更长时间来积累能量和补给岩浆,也许沉默得越久,就爆发得越厉害——超级火山尤其如此,它拥有超级岩浆囊,喷发周期超长,以酝酿规模特大的超级喷发。
 
VEI达到7的火山喷发体积为100立方千米到1000立方千米之间,能量为3.0×1026尔格,喷发周期在1万年左右。而VEI达到8的火山喷发体积大于1000立方千米,能量为1.8×1027尔格,喷发周期约为10万年。
 
所谓超级火山,正是指火山爆发指数达到8的火山。
 
1815年印度尼西亚坦博拉火山猛烈大喷发,造成的直接死亡人数约1万人,喷发次年全球气候异常,8.2万人死于喷发后的饥荒和疫病,这次大喷发成为有史以来对气候影响最大的火山喷发之一。但是,这次火山喷发的VEI顶多也就刚达到7。
 
可想而知,如果VEI达到8的超级火山喷发,其释放的能量将会是这次火山喷发的6倍以上,给地球造成的灾害将是毁灭性的。
 
研究显示,地球上至少发生过47次超级火山喷发事件,其中有42次发生在始新世晚期以来(距今约3600万年)。最古老的一次超级喷发,发生在中奥陶世(距今约4.54亿年),该次喷发物的体积在1500立方千米以上。而距今最近的超级喷发,则是发生于2.65万年前的新西兰北岛陶波火山,其爆炸性喷发物的体积达1170立方千米。
 
还“活”着的超级火山:定时炸弹
 
按照活动性的差异,火山可分为3种类型:活火山、休眠火山、死火山。而火山下面是否存在着活动的岩浆系统,是判断一座火山“死”与“活”的关键所在,因为这是火山喷发的物质基础。一般认为,在活火山和休眠火山下面,都存在着一定规模的活动岩浆囊系统;而位于死火山下面的岩浆囊系统,由于缺乏岩浆补给,变得枯竭和不活动。
 
在历史上喷发过的已知超级火山中,有的已经“死”去,而有的还“活”着,或者仅仅处于休眠状态。
 
美国的黄石火山就是一座超级休眠火山,200余万年来,发生过3次超大规模的喷发。210万年前,其第一次喷发,喷出的岩浆量达到2450立方千米,火山灰覆盖了今天美国国土的1/2。这是地球上五大喷发之一,形成的破火山口直径超过100千米。130万年前,它再度喷发(VEI=6),造就了位于黄石国家公园西侧的岛公园之内的亨利福克破火山口,形成了另一片广泛分布的凝灰岩。64万年前,黄石地区第三次超级喷发,造就了80千米长、55千米宽的黄石破火山口,破火山口塌陷陡壁高度在50米以上,喷发物体积达到1000立方千米,向大气层中抛出了体积巨大的火山灰,在远离黄石的爱荷华州、路易斯安那州和加利福尼亚州,都可见到这次喷发的产物。
 
目前,黄石公园地面散发的热气比北美洲平均高出30~40倍。这股热气驱动了黄石公园里最吸引游客的热液景点,即世界上最壮观的间歇泉、温泉、泥沸泉和热蒸气喷出口。7.5万年以来,尽管黄石火山没有发生过大规模熔岩或火山灰喷发,但科学家从广泛分布的温泉和由监测台网所得到的信息表明,该火山并没有死亡,仍存在大喷发的危险。
 
除了黄石火山,新西兰的陶波火山也被视为有可能再度喷发的超级火山。
 
超级火山喷发预警:仍是巨大挑战
 
那么,超级火山将在何时爆发?目前,对全世界的火山学家来说,超级火山喷发的预警仍然是个挑战。
 
应该说,相对于地震预报水平,科学界对于火山喷发的预警水平要高得多。对火山活动的早期发现,主要依赖于地震活动、地表变形的异常增加,以及某些指标性的地球化学元素含量的异常变化。这些要素变化的实质,就是岩浆系统压力的变化和岩浆的运动,确实为我们提供了火山喷发的一些前兆性信号。
 
但是,爆炸性火山两次喷发之间的间歇期,往往长达几百年乃至上千年,甚至更久;而长期休眠后的火山喷发前兆形式大相径庭,即使同一座火山的不同喷发,表现出的前兆形式也有所不同,如日本有珠火山,先后在1910年、1944年和1977年喷发过3次,但喷发前的表现形式均各不相同。因此,对爆炸性火山而言,没有可以适用的普遍规律。我们需要对每座火山、每次喷发进行具体的监测与分析研究。
 
上个世纪,对1980年美国圣海伦斯火山喷发(VEI=5)和1991年日本云仙岳火山喷发(VEI=6)的成功预警预报,增强了人们对活动火山的监测研究和未来喷发预报的信心。但精确预报火山喷发仍然任重道远,反常的前兆信号和错误警报率仍然较高。对于在人类历史上没有经历过的超长期休眠的超级火山,尤其不能等闲视之,因为其喷发前兆信息的表现特点、异常强度和持续时间,与常规级别的火山相比,往往有天壤之别。简而言之,对超级火山喷发前兆信号的连续监测,由于其异常持续时间很长,恐怕绝非一代人所能完成。
 
令人欣慰的是,美国联邦地质调查局、犹他大学和黄石国家公园共同组成的黄石火山观测站,坚持不懈地密切监测着该地区的火山活动状况。人们也没有必要为地球内部的这颗“定时炸弹”而忧心忡忡。
 
另外,关于超级火山喷发是否会导致地球物种灭亡的说法,笔者认为,虽然超级火山喷发将造成大灾难,并会对全球生态环境和气候变化产生重大影响作用,但导致地球上大物种灭绝的可能性非常小。
 


http://blog.sciencenet.cn/blog-43217-31186.html

上一篇:港珠澳大桥最终方案开始征求意见
下一篇:08年2月份错别字提醒

1 杨学祥

发表评论 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2019-8-19 03:54

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部