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夏威夷火山宁静式喷发,可能持续较长时间

  201853日,夏威夷基拉韦厄火山(Kilauea)火山喷发,熔岩持续流向住宅区,近2000人被强迫撤离。同时,该火山附近的美国国家公园也被迫关闭。截至目前,该火山仍然处于持续喷发的状态,从而引发了较多关注。那么,为什么会喷发?历史活动情况如何?未来可能会如何发展? 

  1  夏威夷岛火山活动的地质背景 

  美国夏威夷州由夏威夷群岛组成,包括19个较大的岛屿和其他小岛,多为火山岛或珊瑚岛。从地质成因来看,夏威夷群岛属于夏威夷-天皇海山链(又称夏威夷-皇帝海山链)的一部分,是该海山链中突出于海平面之上的部分。整个海山链包括80多座已发现的海底火山,从太平洋最西北处的阿留申海沟直到夏威夷岛(夏威夷群岛中的最大岛屿,又称大岛)东南部的罗希海底火山。 

  目前普遍认为,在太平洋板块向西北方向漂移时,一个静止不动的火山活动热点顺次形成了夏威夷-天皇海山链。因此,可以认为夏威夷群岛的全部岛屿原来都是由火山活动所形成。目前,只有夏威夷岛有火山活动,其他岛屿的最近一次火山喷发是18世纪末的哈莱亚卡拉火山。 

  夏威夷岛共有5座火山,其中1座死火山,1座休眠火山,另外3座则都是活火山。此次喷发的基拉韦厄火山便是该岛的一座活火山,同是也是目前全球最活跃的火山之一,其上一次喷发是2014年。另外两座活火山分别是冒纳罗亚火山(Mauna Loa),其最近一次大喷发发生在1984年,以及霍阿拉莱火山(Hualālai),其最近一次大规模活动发生在1929年。 

  2  基拉韦厄火山历史活动情况 

  基拉韦厄火山是一座盾状火山,与所有夏威夷火山一样,基拉韦厄火山是太平洋板块移动到地球下地幔的夏威夷热点地区时形成的。通过大约5~10万年前的一系列喷发,基拉韦厄火山从海中出现。根据美国地质调查局的数据,自出现时刻起,其火山活动可能就像现在一样,持续不断的喷发,与过去200~300年间的情况大致相同。根据统计,仅在20世纪内,该火山就喷发了52次。唯一例外的是,1934年至1952年间18年的停顿。 

  从火山的年龄来看,基拉韦厄火山至今已有60万年的历史,但对于夏威夷的火山来说还很年轻。夏威夷岛上最古老的火山是其西北部的科哈拉火山(Kohala),在其进入死火山状态前经历了将近90万年的活动。进一步分析表明,基拉韦厄火山是夏威夷-天皇海山链条中第二年轻的火山,第一年轻的火山是夏威夷岛侧翼的罗希海底山,但其尚未漏出海平面。也就是说,基拉韦厄火山的喷发潜力很大。 

  为了度量火山喷发的强烈程度,根据喷出物体积、火山云和定性观测,1982年美国地质调查局和夏威夷大学的两位教授提出了火山喷发指数[1]Volcanic Explosivity IndexVEI)。全球火山计划为基拉韦厄火山过去11万年间95次已知喷发中的90次事件分配了火山喷发指数(VEI),其中,火山喷发指数最高的是1790[2],该年VEI4,其次是1820192419591960年,VEI均为2,而最近一次大喷发即1983年的VEI1 

  3  基拉韦厄火山未来活动情况 

  根据目前条件,美国科学家预计,基拉韦厄火山可能会迎来一次近百年来最大规模的喷发。美国地质调查局夏威夷火山观测站的科学家尼尔(Tina Neal)称,目前观察到的基拉韦厄火山喷发活动可能仅是更多类似活动的开端。美国地质调查局火山灾害专家曼德维尔(Charles Mandeville)表示,虽然目前无法准确预测其大喷发时间,但火山内部已经达到了在未来一周左右的时间里发生大规模喷发的条件。 

  截至目前,基拉韦厄火山附近的地表已经陆续出现了共计十几条熔岩裂缝,岩浆顺着这些裂缝流走,造成山上的熔岩湖下降。观测表明,在过去一周多的时间里,火山内部的熔岩湖正在迅速下降,从几乎溢出火山口降至火山口以下970英尺。随着熔岩湖的持续下降,火山喷发的危险正在增大。曼德维尔等均表示,当降到地下水位时,水流涌入后迅速产生大量蒸汽压力,将导致蒸汽爆炸,从而将岩石、火山灰射向离火山口数英里的高空。上一次类似规模的喷发发生在1925年,当时火山里的岩石和灰烬被喷出超过8000公尺高。 

  夏威夷火山观测站专家巴布(Janet Babb)表示,很多火山灰会喷射到空气中,如果喷发足够激烈的话,还有可能将足球大小的,甚至是更大的岩石喷射到空中。同时,爆炸性喷发产生的火山灰将升腾到高空,并向四周扩散,直径可达几十英里,而喷发也会夹杂二氧化硫毒气(目前基拉韦厄火山的二氧化硫排放量仍然很大)。 

  与此同时,从201853日开始,夏威夷岛的地震活动就一直不断,并且比以往更加频繁,仅当地时间53日上午就测得50次小型地震,这可能带动了基拉韦厄火山的频繁活动。美国地质调查局专家表示,地震频发会导致更多的火山口塌陷,进而使更多熔岩喷发。当地时间53日一次5级地震后,基拉韦厄火山终于喷发。此后,地震活动一直不断,多次地震达到5级以上。当地时间54日,基拉韦厄火山南侧山脚附近发生6.9级地震,这是1975年以来夏威夷发生的最强烈地震,这将导致更多落石进入火山口,导致更大喷发。 

  4  思考与分析 

  夏威夷岛本身是一个火山岛,由5座火山重叠构建而成,其中3座处于活跃状态,因此其出现火山喷发的可能性很高。特别是,整个夏威夷-天皇海山链的年轻火山即基拉韦厄火山就位于该岛,而其又特别活跃。 

  美国专家认为基拉韦厄火山可能迎来近百年来的最大规模喷发,而更为担心的是,熔岩湖下降所导致的爆炸性喷发。如此,喷发强度将大大提高,影响范围将扩展至数十公里。但是,喷发历史分析表明,该火山的VEI指数最高为4,且仅有一次,其他几次的VEI指数多为2。所以,具体情况还有待观察。但是,地震和火山的叠加出现,无疑会造成更多损失。 

  同时,根据岩浆成分的不同,可以简单划分出两种不同的喷发方式,即宁静式喷发[3]和爆炸式喷发[4]。历史表明,夏威夷火山一般为宁静式喷发,而这也与目前所表现出来的情况相符,即出现了多条熔岩裂缝。未来,是否会由于其喷发条件的改变而导致爆炸式喷发,尚有待检验。但需注意的是,宁静式喷发一般会持续较长时间。 

  夏威夷基拉韦厄火山喷发后,美国华盛顿州圣海伦火山[5]是否会被触发引起了很多讨论。从地质角度来看,夏威夷-天皇海山链的火山都属于热点火山,并且距离板块边界非常遥远,很不同于许多位于环太平洋火山带而使太平洋板块边缘活动剧烈的其他火山。因此,这并不一定暗示其它地区有危险。而美国地质调查局卡斯卡迪亚(Cascades)火山观测站的数据亦表明,太平洋西北部所有火山目前都处于正常状态。该观测站专家表示,如果发生异常,变化将会非常快。 

   [ 赵纪东郑军卫 ] 撰稿


  [1] 火山喷发指数采用开放式尺度,历史上最大型的火山喷发强度为8级,而非爆炸性喷发强度为0级,指数每增1级表示火山喷发威力大10倍。 

  [2] 此次喷发造成400人死亡,是夏威夷历史上死亡人数最多的一次。 

  [3] 岩浆黏滞性小,气体易散失,岩浆以溢流方式喷发。 

  [4] 岩浆黏滞性大,流动不易,内部气体无法获得有效的散失,致使压力增大。当无法负荷时,便会以“爆炸”方式喷发。 

  [5]  位于环太平洋火山带(又称环太平洋地震带),这是一个围绕太平洋的经常发生地震和火山喷发的地区,该火山带上有一连串的海沟、板块运动、火山弧和火山带,共有452座火山,占全球全球活火山和休眠火山的75%左右。 

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