古代超级火山喷出超过 100 英里的火山灰和气体河流

大约 1880 万年前，在加利福尼亚州、亚利桑那州和内华达州交界的地方，一座火山爆发了。随着岩浆向地表挤压，岩浆中滞留的气体膨胀，将熔岩吹散成灰烬，火山爆发使圣海伦斯火山看起来像打喷嚏一样。

那次火山爆发产生的灰烬和气体无情地流遍了整个地貌，一条湍急的火山物质河流（称为火山碎屑流）覆盖了周围超过 100 英里的范围。

这是一次巨大的事件，但《自然通讯》杂志最近发表的一项研究发现，喷发物质在地表上的移动更像是乌龟而不是兔子的运动。

研究人员利用实验技术结合现场数据发现，火山碎屑流穿过整个地貌的速度可能为每小时 10-45 英里——速度很快，但比其他人预测的火山灰喷流速度慢得多。

火山实验

早在 20 世纪 80 年代，地质学博士生 Greg Valentine（现就职于布法罗大学地质学家）和 David Buesch（现就职于美国地质调查局）就绘制了火山灰形成的沉积物图。他们注意到火山灰中嵌入了几块大石头，这些石头是火山灰翻滚而来时从地表上捡起来的。

大约 30 年后，他们又回到了野外工作。他们与法国布莱斯帕斯卡大学的地质学家奥利维尔罗奇合作，后者正在用珠子制作火山碎屑流的物理模型。通过将气体和类似灰烬的颗粒送到一层珠子上，他能够创建一个模型，用于模拟灰烬和气体在整个地貌中移动时如何与岩石发生反应。

“直觉上，我们大多数人会认为，火山碎屑流要流到如此远的距离，一开始的速度就必须非常高，”罗奇说。“但这与我们的发现不一致。”

相反，他们发现，为了拾起火山灰中嵌入的岩石（尺寸从几英寸到几英尺宽不等），火山碎屑流的底部必须非常密集，而且流动速度也必须相对较慢。如果它以预期的高速移动，那么即使是更大的岩石也会被卷入致命的气流中。

现场观察和实验相结合非常重要。尽管火山碎屑流如今对火山来说是一种危险，但研究人员仍在努力了解更多关于火山碎屑流的信息，同时又不至于失去设备……甚至生命。

在野外，“你几乎永远无法看到火山碎屑流密集部分发生了什么”，瓦伦丁告诉《大众科学》 。这就是为什么罗奇等研究人员开始使用实验和计算机模型来解释沉积物。

这座火山，即银溪火山口，是少数几次大规模喷发之一，一些火山学家将其称为超级火山，因其巨大而出名。从外观上看，它们看起来并不像典型的火山，你可能会想象一座随时会爆发的山峰。“它们几乎就像反火山，”瓦伦丁说，他指的是银溪火山口或黄石等火山的形状。

超级火山爆发时，喷出的岩浆不会随着时间的推移慢慢堆积起来，通过一系列较小的喷发形成一座山峰，而是会大量涌出岩浆，形成一个巨大的洼地。1880 万年前的那次火山爆发，超过 300 立方英里的岩浆从地球涌出，在地球表面形成了一个 18 英里宽的洼地。

不用说，这是一次大型火山喷发。虽然在人类有记载的范围内，还没有出现过类似喷发，但小型火山碎屑流确实一直在发生。

“我们希望了解这些火山碎屑流，以便能够很好地预测火山爆发时这些碎屑流的行为，”Valentine 说道。“碎屑流的特性和速度会影响你有多少时间躲避，但唯一真正安全的做法是在碎屑流开始前撤离。”