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發現水能決定岩漿的深度,有助於更準確模擬火山活動

  • 上版日期:111-03-12

近期發表在Science期刊上的研究發現,對於世界上最常見的火山類型來說,含水量較高的岩漿往往儲存在地殼較深處。這一發現可能會使專家更能準確預測火山的爆發。
見圖說

圖說  克利夫蘭是美國最活躍、最偏遠的火山之一,位於阿留申群島。海拔高度超過1,600公尺,和日本的富士山一樣有著層狀火山的特徵。研究小組收集了2015年至2016年噴發的樣本,有助於了解這座火山的岩漿含水量。
 
論文的共同作者火山學家Dan Rasmussen說,這項研究將岩漿儲存的深度與水聯繫起來,這是很重要的,因為水在某種程度上引發和推動火山噴發。他解釋說,隨著水溶解在火山下的岩漿中,如果壓力突然降低,就像一個搖晃的蘇打水瓶蓋突然被打開,就會形成氣泡,這些氣泡導致岩漿上升並噴出火山,類似於蘇打水從瓶口噴出,岩漿中含有更多的水,意味著存在更多的氣泡和更劇烈噴發的潛在性。

火山弧(Volcanic arc)是這項研究主要探討的火山類型,火山弧為鏈狀的火山群,形成於隱沒板塊之上,是地球上數量最多的火山。像在阿留申群島發現的那些火山一樣,使其成為提高預測能力的最明顯研究目標。

研究人員採集了阿留申火山灰內的橄欖石晶體加以研究。在地底下,這些橄欖石晶體有時會在形成時包裹住微量的岩漿。當火山噴發時,會將這些橄欖石晶體送到地表,其中的岩漿冷卻後形成玻璃結晶,分析其中的化學成分,便能估算出岩漿的含水量。

至於含水量的多寡是如何決定岩漿儲存的深度?作者認為,水與岩漿混合後會形成氣泡,當岩漿通過地殼上升時,開始脫氣(degas),岩漿變得更加粘稠,導致岩漿上升速度減慢和停止,相較於不含水的岩漿更能停滯於於地殼更深處。此時岩漿被迫在仍具有浮力的深度停止,這種情況可能會提供一些額外的浮力,以便在噴發期間將岩漿帶到地表。(編譯/吳典諺)

資料來源:phys.org