气体的积聚导致基拉韦厄火山像火箭一样喷发

2018 年 5 月，夏威夷基拉韦厄火山爆发。在接下来的几个月里，火山爆发摧毁了 700 多所房屋，火山灰和熔岩从火山中喷涌而出，数以万计的地震震动了山顶。火山爆发和熔岩也极大地改变了山顶的地貌，因为基拉韦厄火山的火山口（火山爆发时岩浆房排空后形成的洞）坍塌了。

一些科学家现在认为，这次火山喷发可能有一个不寻常的触发机制——一种看起来像踩踏火箭玩具的机制。这项研究于 5 月 27 日发表在《自然地球科学》杂志上，可能有助于解释大气羽流是如何形成的，并有助于更好地规划火山喷发。

“当这些爆发在 2018 年开始时，我还是一名研究基拉韦厄火山地震活动的研究生，”这项研究的共同作者、斯坦福大学地球物理学家乔什·克罗齐尔 (Josh Crozier) 告诉《大众科学》 。“很明显，无论是从灾害角度还是从科学角度来看，火山上都发生了一些重要的事情。”

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克罗齐尔和其他监测火山的人发现，之前基拉韦厄火山活动的一些迹象和模型可能不适用于这种情况。爆炸性喷发通常有两种驱动方式。上升的熔岩——岩浆——上升到地表并变成熔岩，或者岩浆产生的膨胀蒸汽加热地下水。然而，地质学家发现，2018 年 5 月基拉韦厄火山发生了 12 次喷发，这些喷发无法用那些通常的机制来解释。

在这项研究中，研究小组假设，在地表之下发生的是一种类似于踩踏火箭玩具的动作。这款基于 STEM 的玩具于 1993 年获得专利，其塑料腔内充满气体，踩踏时会将玩具火箭发射到空中。据克罗齐尔称，这一儿童友好型类比由美国地质调查局的戴夫·雪莱和研究合著者韦斯·塞伦提出。

该团队利用地球物理和大气数据确定岩浆库的压力变化，并使用 3D 模型模拟喷发柱的上升过程。这些模型表明，2018 年 5 月岩浆库发生了塌陷。塌陷随后增加了岩浆室中滞留气体的压力。这种气体压力的积累导致了爆炸性喷发，类似于有人跳上踩踏火箭玩具时的触发。

“令人惊讶的是，爆发性喷发完全是由塌陷驱动的累积气体和碎屑增压引起的，而不是更典型的岩浆-潜水（即岩浆驱动到气体驱动）活动，”克罗齐尔说。“这提醒我们火山活动的多样性和复杂性。”

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研究团队表示，这种类似踩踏火箭的机制可能并非 2018 年基拉韦厄火山喷发所独有。它也可能出现在其他塌陷式喷发中，包括一个世纪前基拉韦厄火山的另一次喷发。这项研究有助于进一步解释在这种塌陷式喷发过程中，大气中的热气和岩石碎片是如何形成的。更好地了解这些羽流形成的动态过程也有助于更好地预测火山喷发带来的危险和风险。

“有时，塌陷的火山口（在许多大型火山喷发期间形成，并形成令人印象深刻的地形特征）可能被视为形成它们的火山喷发的副产品，”克罗齐尔说。“然而，基拉韦厄火山和其他最近喷发的火山强调，火山口塌陷在推动火山喷发活动中起着不可或缺的作用。”