大型火山爆发的频率低于科学家的预期，现在火山学家认为他们可以解释原因：超级喷发和小型喷发是由根本不同的过程触发的。
意大利斯特朗博利岛等小型火山爆发是由于熔岩从地球深处上升，然后在地下岩浆房中停滞，直到压力积聚到足以将其喷射到地表。但是，大型火山（例如200万年前在美国西部黄石国家公园下方爆发的火山）的岩浆房太大，以至于岩浆喷射的压力无法引起喷发。
相反，熔岩会不断积累，直到其巨大的浮力产生另一种应力，这种应力会使岩浆房顶部裂开并开始喷发，研究人员报告。
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瑞士日内瓦大学的火山学家卢卡·卡里奇说：“从本质上讲，我们确定了两种不同的喷发触发机制——一种适用于高达约 500 立方公里岩浆的小型喷发，另一种适用于我们产生超级喷发的情况。”
卡里奇和他的同事今天在《自然·地球科学》（《大众科学》是自然出版集团的一部分）中描述了这种情况。在地质记录中，大型喷发的频率低于科学家的预期，如果他们只是从随着时间推移发生的小型喷发的数量中推断出来。这种差异可能是由于抽样偏差或大小型喷发之间的根本差异造成的。
卡里奇和他的团队使用建模和模拟来研究导致喷发的众多因素，从上升岩浆的热量到裂开岩浆房顶部所需的力。对于小型火山，科学家们证实，来自下方的上升岩浆的压力足以引发喷发。“这就像对着一个小气球吹气——如果你吹得足够快，你就可以让它爆炸，”卡里奇说。
但是，向更大的岩浆房添加岩浆就像徒劳地向热空气客运气球吹气。相反，超级火山会积聚大量的岩浆，这些岩浆的密度低于周围的岩石，因此浮力更大。卡里奇说，在某个阈值时，岩浆房中有足够的岩浆使其浮力足以使上方的岩石裂开并引发喷发。
这个想法得到了实验室研究的支持，该研究也今天发表在《自然·地球科学》上。由瑞士苏黎世联邦理工学院的地球科学家维姆·马尔法伊特和卡门·桑切斯-瓦莱领导的一个团队测量了化学成分与许多火山中发现的熔岩相似的熔岩的密度。科学家们利用法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射装置重现了地球内部的高压和高温。
从密度测量中，他们可以确定岩浆的浮力。“岩浆房越大，浮力开始发挥的作用就越大，”马尔法伊特说。
卡里奇和他的团队还计算出了岩浆房理论上可以达到多大。未喷发岩浆房的最大尺寸取决于其厚度和水平范围之间的平衡：太厚的岩浆房会喷发，而太宽的岩浆房会在边缘开始冷却和结晶。
卡里奇说，最大的岩浆房直径约为 90 公里，包含约 35,000 立方公里的岩浆。这相当于已知最大喷发（来自 2800 万年前在今科罗拉多州拉加里塔破火山口）喷出的岩浆量的七倍。