美黃石公園數公里地面因地下岩漿大幅隆起(圖)

黃石國家公園

據美國國家地理雜誌網站報導，科學家報告稱，美國黃石國家公園的超級火山剛剛進行了一次「深呼吸」，導致方圓數公里的地面大幅隆起，一些區域隆起了10英吋(約合25厘米)。研究人員指出，有關隆起的研究可能為瞭解火山地下管道提供寶貴線索，最終幫助科學家預測黃石公園的火山何時噴發。

幫助預測火山噴發

這座火山大規模噴發的強度可達到1980年聖海倫斯火山噴發強度的1000倍，在過去210萬年時間裏，大規模噴發次數共有3次。黃石公園座落於懷俄明州，其火山噴口覆蓋的面積達到25英里×37英里(約合40公里×60公里)。它在上一次大爆炸後形成，距今大約64萬年。自此之後，這座火山小規模噴發了大約30次，最近一次是在7萬年前。噴發讓噴口充滿熔岩和火山灰，最終形成我們今天看到的較為平坦的地帶。

但從2004年起，科學家發現噴口上方的地面以每年最快2.8英吋(約合7厘米)的速度隆起。2007年至2010年，地面隆起速度大幅降低，每年隆起1厘米或者更少。從開始隆起到現在，火山噴口上方的地面最高隆起了10英吋。研究黃石公園火山活動的專家、猶他州大學的鮑勃·史密斯表示：「因為覆蓋面積巨大加之幅度很高，這種隆起非常引人注目。」

科學家認為地下4到6英里(約合7到10公里)的一個不斷膨脹的岩漿房導致地面隆起。史密斯說，幸運的是，這種隆起似乎並不是災難即將發生的前兆。「最初，我們也曾擔心地面隆起會導致火山噴發。但在發現岩漿位於地下10公里後，我們消除了這種擔憂。如果深度在2公里或者3公里，我們將陷入極大擔憂之中。」

2010年12月3日，《地球物理研究快報》刊登了有關地面隆起的研究論文，史密斯是論文的合著者。他指出，有關隆起的研究可能為瞭解火山地下管道提供寶貴線索，最終幫助科學家預測黃石公園的火山何時噴發。

只見隆起 不見噴發

在美國地質調查局黃石火山觀測站，史密斯和同事正利用全球定位系統和干涉合成孔徑雷達等工具對噴口的隆起和下降進行測繪，雷達能夠提供地面變形的測量數據。地面變形說明岩漿正在朝地面移動，達到一定程度後可能噴發。舉例來說，在1980年噴發前，聖海倫斯火山曾在幾個月內劇烈膨脹。然而，也有很多出現隆起但最後並未噴發的例子，其中就包括黃石的超級火山。過去幾千年時間裏，這座火山一直處於起起落落的狀態，但並未噴發過一次。

根據當前的理論，黃石的岩漿房由來自地幔並向上噴湧的熱岩補充。當流入的岩漿不斷增多，岩漿房就會像肺一樣膨脹，導致上方的地面隆起。電腦模型顯示，在最近的隆起中，每年流入岩漿房的岩漿達到0.02立方英里(約合0.1立方公里)。根據當前理論，在岩漿流入速度趨於緩慢之後，岩漿可能水平移動並最終固化冷卻，促使地表下沉。

史密斯表示，基於掌握的地質證據，過去1.5萬年時間裏，黃石可能處於一個膨脹和收縮的連續週期，這個週期可能繼續。調查結果顯示，火山噴口在 1976年至1984年之間上升了大約7英吋(約合18厘米)，而後又在隨後的10年下沉了大約5.5英吋(約合14厘米)。他說：「火山噴口處於時上時下的狀態，但偶爾一次‘打嗝’便會導致熱液噴發、地震或者最終形成火山爆發。」

與間歇泉地震有關？

預測火山何時噴發難度極大，部分原因在於有關黃石地下活動的具體細節仍未確定。此外，由於從上世紀70年代開始才有黃石火山活動的連續記錄，從地質學的角度上說，區區幾十年的記錄簡單不值一提，因此很難得出一個準確的結論。地質調查局位於華盛頓的喀斯開火山觀測站的黃石專家丹·德祖裡辛表示： 「地下深處顯然存在岩漿源補充黃石火山，因為黃石過去曾經噴發過，此外，我們也在較淺的深度發現了岩漿。地殼內一定存在岩漿，我們還沒有掌握所有的熱液活動。當前的火山正噴出大量熱量，如果沒有從岩漿補充熱量，整個系統從7萬年前也就是上一次噴發到現在早已經固化冷卻。」

這個大型熱液系統就位於黃石地表下方，為黃石公園製造了很多著名旅遊景觀。德祖裡辛表示，熱液系統在地面隆起過程中可能扮演角色，雖然沒有人能夠確定影響程度。他提出這樣的疑問：「是否存在這樣一種可能性，即一些隆起可能不僅由新岩漿流入導致，同時也與熱液系統自我封閉和增壓有關。在出現裂縫和壓力降低時，是否又出現下沉？這些細節都很難確定。」

重要的新研究領域

這種研究並不只是簡單地觀測地面隆起和下沉。不同的區域可能朝著不同的方向移動並且以當前未知的方式相互聯繫在一起。也就是說，對火山和熱液管道網路的測繪工作至今仍未完成。黃石公園每年發生大約3000次地震，可能為瞭解地面隆起和岩漿房之間的關係提供更多線索。2008年12月6日至 2009年1月8日，黃石湖周邊地區發生了大約900次地震。

猶他州大學的史密斯表示，這種地震「頻發」允許熱液逃離，可能幫助釋放岩漿房的壓力，同時減緩隆起速度。他說：「大型地震與岩漿流入導致的隆起和變形有關。岩漿流入如何施壓於鄰近的斷層以及斷層如何將壓力傳遞給岩漿系統是一個重要的新研究領域。」地質調查局的德祖裡辛指出：「由於採用更先進的技術進行研究，我們瞭解的黃石變形過程變得更為複雜。」