科學(xué)家解讀美國黃石火山活躍原因

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中地理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
作為美國軍隊(duì)護(hù)航的首領(lǐng),30歲的陸軍中尉古斯塔夫·多恩跟隨探險(xiǎn)隊(duì)進(jìn)入黃石位于美國懷俄明州的領(lǐng)地。當(dāng)他登上黃石河上海拔3122米的沃什伯恩山往南看時(shí),發(fā)現(xiàn)落基山脈似乎缺失了什么東西,方圓數(shù)英里都是平地,只在遠(yuǎn)處有山脈將中間的平地包圍,形成一個(gè)巨大的森林地盆。對這種現(xiàn)象多恩只想到一種解釋:“這個(gè)巨大的盆地曾是某個(gè)死火山的火山口。”

他說得沒錯,美國這個(gè)最古老、最著名的國家公園不偏不倚地坐落在地球最大的火山群上,黃石國家公園本身就是一座火山。

—— 黃石公園 ——

黃石公園坐落在火山口上

上世紀(jì)60年代,美國地質(zhì)調(diào)查局的鮑勃·克里斯蒂森在研究黃石國家公園火山史時(shí)覺得很困惑,他找不到公園的火山口在什么地方。他覺得多恩中尉指出的那個(gè)缺口,肯定是被炸出來的,但是要在山里炸出約100公里寬的地方,肯定是一件非常巨大的事情。

事情過了20年,他的困惑才解開。上世紀(jì)80年代,美國航空航天局為拍攝月球設(shè)計(jì)了一種紅外攝影設(shè)備,需要先在地球上空拍攝以測試它的性能。專家們決定在黃石公園進(jìn)行試驗(yàn),他們對黃石地區(qū)進(jìn)行了空中拍攝,以測試這些新型的高空照相機(jī)。一位考慮周到的官員把一些照片交給了公園管理局,認(rèn)為它們可以懸掛在某個(gè)游客中心。當(dāng)克里斯蒂森看到這些照片時(shí),立刻意識到他沒有找到火山口的原因,因?yàn)檫@個(gè)火山口大到無法想象,無論從地面上的任何角度觀測,都無法窺其全貌。

照片顯示,黃石超級火山口長85公里,寬45公里,深約0.67公里。而黃石公園從北到南101公里,從西到東87公里。也就是說,黃石國家公園很大一部分面積是坐落在火山口上。

—— 四個(gè)疑問 ——

黃石火山是一座特殊的火山?

正常的火山外貌很明顯,比如盾狀的夏威夷冒納羅亞火山群、錐狀的富士山,前一種是因?yàn)楦吡鲃有缘男淙蹘r平靜流出而形成的,后一種是噴發(fā)出的物質(zhì)堆積在火山口周圍形成的。除此之外,還有一種沒那么有名、并不造山的火山。英國倫敦大學(xué)本菲爾德格雷格災(zāi)難研究中心教授比爾·麥格說:“許多超級火山都不是典型的山丘狀結(jié)構(gòu),它們往往藏身在巨大的、坍塌的盆地中,超級火山的熔融巖漿很難被監(jiān)測出來。”這種火山的威力能大到一瞬間破土而出,留下一個(gè)沉降式大坑,即破火山口。這種低調(diào)卻威力強(qiáng)大的火山一旦爆發(fā),地幔下方的巖漿會沖破地殼,沿著縫隙噴涌而出,地下的巖漿被掏空,導(dǎo)致火山頂部失去支撐而塌陷,形成一個(gè)凹進(jìn)坍塌盆地中的巨型破火山口。

當(dāng)時(shí),人們不知道怎樣稱呼這個(gè)巨大的火山。之前科學(xué)家習(xí)慣用火山爆發(fā)指數(shù)來衡量火山的威力,黃石火山是爆發(fā)指數(shù)達(dá)到8的火山。如果指數(shù)達(dá)到8的話,能量就像數(shù)百萬顆原子彈爆炸,給地球造成的災(zāi)害將是毀滅性的。

可以想象,黃石火山以往在某個(gè)時(shí)刻噴發(fā)時(shí),已經(jīng)把這片土地炸得七零八落。

黃石火山是一座活火山?

克里斯蒂森現(xiàn)已退休,他之前對BBC說:“每年有數(shù)百萬人來到黃石公園,觀賞壯麗的景色和野生動物,很明顯大多數(shù)人都沒有意識到他們站在一個(gè)沉睡的巨人身上。”直到電影《》上映之前,很多美國人也沒有意識到這座巨大的火山。

事實(shí)上,黃石國家公園成立之后的幾十年,專家才意識到多恩中尉說錯了,黃石其實(shí)是一座活火山。

上世紀(jì)50年代,一個(gè)名叫弗朗西斯·喬·博伊德的哈佛學(xué)生對他在黃石公園發(fā)現(xiàn)的凝灰?guī)r產(chǎn)生了興趣。這是一種火山灰因熱和壓力凝結(jié)而成的巖石,他當(dāng)即就意識到這是地質(zhì)年代很近的一次噴發(fā)碎屑留下的痕跡。1965年,克里斯蒂森發(fā)現(xiàn)第二處明顯的凝灰?guī)r,第二年他和同事又發(fā)現(xiàn)了第三處。通過鉀-氬測年法,他們判斷這三處凝灰?guī)r是三次火山大爆發(fā)的產(chǎn)物。每一次爆發(fā)都留下了一個(gè)巨大的噴火山口,第三次噴發(fā)埋葬了前兩次噴發(fā)的大量遺跡。

科學(xué)家們由此推算出黃石超級火山的噴發(fā)事件。第一次噴發(fā)是在1650萬年以前,之后它噴發(fā)了大約100次,有研究的只有最近三次,分別是210萬年前、130萬年前和64萬年前。

黃石火山就像一瓶打開猛烈搖晃的可樂?

黃石公園內(nèi)有上萬個(gè)噴出熱水和熱氣的孔穴,還有200多處間歇泉,這意味著黃石公園底下存在一個(gè)巨大的巖漿囊。巖漿囊是火山底下充填著巖漿的區(qū)域,是地殼或上地幔中巖漿相對富集的地方,類似于石油礦藏,巖石孔隙中充滿了高溫流體。

每當(dāng)漂浮在上面的板塊經(jīng)過時(shí),下面的熱柱就會把上面的板塊部分融化成巖漿,形成巖漿囊。因?yàn)辄S石火山蘊(yùn)藏在北美大陸板塊的內(nèi)部,所以當(dāng)板塊緩慢地飄過巖漿囊的時(shí)候,巖漿的巨大熱量會融化板塊上的巖石,使大陸板塊越來越薄,它下面滾燙的巖漿卻逐漸增多,巖漿囊離地表越來越近。對于鋼筋水泥而言,地殼板塊幾乎牢不可破,但是對地球內(nèi)部的高溫熔巖而言,地殼板塊不堪一擊。

當(dāng)數(shù)萬年過去后,如果巖漿囊上空的地殼出現(xiàn)裂縫,巖漿就找到了通往上層的通道。這時(shí)巖漿囊里的壓力會通過裂縫釋放,溶解在巖漿囊里的各種氣體也會大量逃逸出去形成爆炸,正如打開一瓶猛烈搖晃的可樂。

黃石火山何時(shí)會再次噴發(fā)?

黃石就像一條沉睡在地下的噴火巨龍,一旦醒來,將造成巨大的災(zāi)難?死锼沟偕Q之為潛在的“人類主要災(zāi)害”,公園本身將被摧毀,森林將被夷平,每一樣活物都會被蒸發(fā)、燒成灰燼,變成碎片,接下來火山灰將覆蓋美國,全球上空漂浮著厚厚的火山灰云,全球變冷、干旱、饑荒、戰(zhàn)爭將會接踵而至,遠(yuǎn)比電影描述的更為可怕。

科學(xué)家估計(jì),黃石公園超級火山每隔60萬年爆發(fā)一次,而自上一次爆發(fā)到現(xiàn)在已有64萬年。黃石火山什么時(shí)候會再次噴發(fā),成了一個(gè)巨大的疑問。

它一直就沒有安分過。1973年的一天,鮑勃·史密斯和同事一起在黃石湖南海灣的皮爾島(Peale Island)上工作時(shí)發(fā)現(xiàn)一些奇怪現(xiàn)象,沿著海岸線的一些樹木部分被淹沒甚至快要死了。1956年史密斯也曾在此工作過,那時(shí)他計(jì)劃建造早期航行使用的船塢,這些船塢也同樣被淹沒了。這究竟是怎么回事呢?

史密斯受到啟發(fā),著手重新考察公園工作人員自1923年以來放置在公路上的標(biāo)桿。他發(fā)現(xiàn),坐落在破火山口頂、位于黃石湖北邊的海頓山谷(Hayden Valley)在過去幾十年來上升了大約76厘米。然而,湖底卻完全沒有升高,只是湖的北面升高了,黃石湖的湖水因此向南流。這塊土地正在上升,底下的火山是活的。

究竟是什么讓地面上升?科學(xué)家說可能是因?yàn)槌睙岬乃驼羝,或者是巖漿。不管哪一種方式,這種熱量同樣也會融化巖石,也能導(dǎo)致另一場噴發(fā)。而黃石最危險(xiǎn)的地方不在它上上下下的地面,而在于沒有人知道什么是噴發(fā)前的預(yù)警信號。“很可能是一系列的地震,地面隆起、間歇泉和噴氣孔的活動方式有可能改變,但究竟是什么誰也說不清。”黃石國家公園的地質(zhì)學(xué)家保羅·多斯解釋。在他眼里,某種程度上能成為火山噴發(fā)警報(bào)信號的現(xiàn)象,差不多在黃石公園都已存在。

—— 專家釋疑 ——

黃石火山實(shí)際上活著,還在呼吸

一般來說,地震是火山噴發(fā)的前兆,但是在這里地震是家常便飯,大約每年會發(fā)生2000次地震,其中大多數(shù)都感覺不到,只有少數(shù)比較明顯。還有一個(gè)可能的標(biāo)志是間歇泉。黃石公園的地表熱量是全世界平均水平的三四十倍,靠近地表的巖漿驅(qū)動間歇泉噴發(fā)。但是多斯說間歇泉變化多端,同樣無法預(yù)言。如此看來,似乎誰也無法預(yù)料它何時(shí)噴發(fā)。

鮑勃·史密斯說:“最初我們也擔(dān)心地面隆起會導(dǎo)致火山噴發(fā),但在發(fā)現(xiàn)巖漿位于地下10公里后,我們消除了這種擔(dān)憂。如果巖漿深度在地下兩三公里,我們將陷入極大的憂慮中。”在他眼里,火山口的地標(biāo)隆起只是地標(biāo)變形類型的一部分,只是一個(gè)不間斷的過程,屬于正,F(xiàn)象。“黃石公園下的熱柱在過去大部分時(shí)間里都是在美國西部的盆地和山脈形成破火山口,而今黃石火山之上的是落基山脈這個(gè)強(qiáng)硬粗厚得多的地殼,也許可以抵擋底下熱點(diǎn)的爆發(fā)。”

但是,暫時(shí)是安全的并不意味著以后也是安全的。鮑勃·史密斯曾寫道:“黃石實(shí)際上活著,還在呼吸。”克里斯蒂森早年在關(guān)于公園的綜合地質(zhì)報(bào)告里也寫道:“黃石國家公園區(qū)域無疑將會發(fā)生火山活動。”火山專家比爾·麥格教授認(rèn)為:“不僅在黃石公園,在世界的任何地方,都有可能有‘超級火山’爆發(fā)。這樣的事情在地球上不止一次上演,沒有理由因?yàn)槿祟惖某霈F(xiàn)而終止。”


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