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汤加火山喷发

已有 1888 次阅读 2022-2-28 22:46 |系统分类:科普集锦

专家走进《造岩矿物学》课堂

2022-02-28

整理人:蒋蕾茵

专家信息:

孙卫东

中国科学院海洋研究所 研究员

研究方向:

板块俯冲工厂和板块漂移历史及其驱动力

主要成就:

1、2005年获得国家杰出青年科学基金;

2、2010年获得国家自然科学二等奖;

3、2016年入选万人计划“百千万工程”领军人才;

4、主持与承担多项项目基金委重大项目、国家973项目;

学术贡献:

1、     研究板块俯冲工厂,解决两个重要的科学悖论;“铼镱悖论”和“铌钽悖论”;

2、     洋壳俯冲和铜金成矿;

3、     太平洋板块漂移历史及驱动力研究。

 

孙晶老师:

   大家好,我是你们的孙老师。又到了“专家进课堂”的环节,那么在2022年1月15日,位于南太平洋的汤加岛国发生了一次非常强烈的火山喷发,一时之间在卫星图上我们可以看到在海平面上“炸开了锅”。那么关于火山喷发,关于汤加这个地方为什么有如此强烈的火山喷发,关于这些问题,今天我们特意邀请到了我在读书期间的偶像——孙卫东研究员,让他来给我们讲讲汤加火山喷发的故事。孙老师是中国科学院海洋研究所的研究员,同时是国家杰出青年科学基金的获得者,还获得了国家自然奖项,是万人计划、973等项目的牵头人,同时孙卫东老师在汤加岛弧这个地方大概做了十几年的研究工作。那我们今天有请孙卫东老师。

    孙老师你好。

孙卫东老师:你好,同学们好。

孙晶老师:

孙老师,我想先替同学们问一个问题,就是火山喷发有哪些种类?汤加火山喷发属于哪一种?

孙卫东老师:

火山喷发大的分成两类,一类跟板块构造有关,一类跟地幔柱有关。跟板块构造有关的又分两类,一类是在洋中脊的扩张脊上的,还有一类是在俯冲带的。汤加是在这个地方,在汤加克马德克俯冲带,它是一个典型的板块俯冲引起的火山。夏威夷是跟地幔柱有关的火山,它在板块中间。地幔柱的火山往往分布在板块内部,板块边缘也会有,那么分布在离散的板块边缘就是洋中脊,这种喷发是比较温和的,而俯冲带因为有很多水、很多挥发份,因此喷发非常剧烈,很多灾难性的喷发都是跟俯冲带有关,当然地幔柱形成大火成岩省会形成更大的灾难。地球历史上多次的生命大灭绝都跟地幔柱头的分布有关。

孙晶老师:

好的孙老师,那我们学生在普地里已经学过了,火山的喷发可能对环境造成一定的影响,尤其是火山喷发可能是严重的一项灾害,那么我想再问一句,环境是否会对火山喷发有一定影响呢?那么什么样的环境会利于火山喷发呢?

孙卫东老师:火山喷发受环境的影响主要是压力的影响,这种情况分两种,一种是大洋内部,海平面下降,火山会加强,海平面升高,火山会减弱;另一种是冰川,如果有冰,它会把上面的岩石圈压下去,压下去以后它就不利于形成火山,火山多数情况下都是有一个减压部分熔融的过程,冰化掉以后它会卸载,就是减压,减压的时候就有利于形成火山,所以环境的影响主要是冰期、间冰期的影响。哈佛大学的一个团队他们在SCIENCE上有一篇文章,讲的是大洋玄武岩的喷发量跟冰期、间冰期的旋回可以对上。

孙晶老师:好的,按照您这样的说法,那是否意味着现在我们全球正处在间冰期呢?

孙卫东老师:

对,我们现在处在间冰期,很多地方正在化冰,如果化冰化得厉害,像格陵兰、南极还有青藏高原这些地方的高山的冰川如果化掉,那么它会加剧火山作用。但是大洋里面就正好相反,大洋里面的火山岩浆活动会减少。

孙晶老师:好的,那今天机会难得,我觉得同学可能也有很多问题想向孙老师请教,那我现在把时间交给同学们,有谁想向孙老师提问吗?

同学:孙老师您好,我想问你几个问题。就是目前汤加火山的发展趋势如何?

孙卫东老师:

汤加火山的火山口是位于一个二十公里直径的海山上,它是在海山的西边,实际上它的中间有过一个很大的火山口,这个火山在历史上每一千年喷发一次,上一次喷发距离现在九百多年,所以估计这一次就是一次大的喷发,但是以后可能还会有,也许再过一千年会有大的喷发,但是小的喷发实际上这几年连续喷发了很多次。我的估计是,如果这次大的喷发就是每千年一遇的大喷发,那么它接下来会安静很久。不过汤加火山带是一个很活跃的火山带,它在往南还有几个我们认为有可能是非常活跃的火山,有可能下一次大的火山喷发就会在那里发生。

同学:好的,孙老师,如果这一次是大的喷发,那跟人类历史上相比,它有没有对我们造成什么地质灾害?

孙卫东老师:

这个火山的影响应该是比较小,我个人认为它基本上没有灾害,很可能还有一点点的用处,因为它喷发出来的硫非常少,只有四十万吨,四十万吨硫是不会对气候产生明显影响,是测不出来的。有些人计算过,只有0.01度的扰动,那几乎是可以忽略的。我这个共享屏幕的左下角有几个火山,像那个维苏威火山就是公元79年造成意大利庞贝古城的那次火山,那个火山就造成了重大灾害。然后皮纳图博是提前知道了这个火山要喷发,所以就疏散了四五万人,最后还是有一千多人的人员伤亡。喀拉喀托是在印尼的雅加达附近,1883年喷发的时候也造成了重大灾害。坦博拉火山是18151816年喷发的,它喷发了500立方公里的岩浆,汤加大概不到5立方公里,那么500立方公里的岩浆喷发出来的结果是导致了八万多人遇难,整个全球的气候都受到很大影响。但美洲这个地方也有一个火山喷发跟喀拉喀托的喷发量差不多,但是那里没什么人,所以没有造成什么伤害,全球的气候受到很大影响。整个非洲河流的径流量大概下降到平时的百分之五十左右,非洲引起了很大的灾害。主要取决于喷发的量和喷发的组成,如果有大量的二氧化硫就会对气候造成很大影响,如果没有就影响不大。

同学:谢谢孙老师,我没有什么问题了。

孙晶老师:

好,那孙老师我接着那位同学的问题继续,因为火山喷发可能会造成无夏之年,那么汤加火山喷发会不会造成无夏之年呢?在这里面我有两个问题,第一个是会不会造成,第二个是火山喷发它本身是一个放热的过程,它为什么会让气温降低呢?

孙卫东老师:

汤加火山是不会造成无夏之年的,因为汤加火山的二氧化硫含量非常低,那么火山喷发能够造成无夏之年最典型的是坦博拉,1815年喷发了以后,18161817年在北美是每个月都有霜冻,所以就叫无夏之年。原因是这种大的喷发会把大量的二氧化硫输送到平流层去,平流层就会有一个遮挡阳光的作用,它会使得地表温度下降,这种叫火山冬天,有些人认为恐龙灭绝就跟火山冬天有关系。就是大量的二氧化硫在平流层滞留,导致全球气温大幅度下降。

孙晶老师:好的,谢谢孙老师能在百忙之中能够走进我们的课堂。

孙卫东老师:不客气,很高兴。再见。



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