基拉韦厄火山口出现新湖泊

哈雷茂茂火山口内正在形成一种非常不同的湖泊

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


在基拉韦厄火山顶火山口和熔岩湖戏剧性地干涸和坍塌一年后,哈雷茂茂火山口再次开始被填满。这发生得相当突然:7月中旬的一次飞行勘察没有发现任何异常。但就在一周后,在7月25日的一次激光雷达测量中,一位眼尖的直升机飞行员在火山口最底部发现了一小块绿色的斑块,这块斑块以前并不存在。

活火山的任何变化都令人兴奋(并且可能令人担忧)。它可能是一种化学沉积物吗?光学错觉?水?大多数在随后几天飞过上空的观察者认为是水,但还没有可见的波纹或反射。而且火山学家不可能只是走到火山口底部去看看。他们不仅要面对数百米极其陡峭、不稳定的松散岩石,还要面对频繁的落石,如果他们到达那里,还可能面临致命的二氧化碳积聚。而且,目前派无人机进去也是不可行的:由于角度困难、气流不可预测、当地文化因素以及国家公园的规定,安排无人机飞行需要时间。

因此,确认必须等到8月1日,当时HVO的科学家在进行直升机飞越勘察时,在绿色斑块上发现了反射。那确实是一个小池塘!而且它正在扩大!


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那么,为什么一小片水如此令人兴奋?原因有很多!

我们可能刚刚见证了一个火山口湖的诞生。这总是很棒,但基拉韦厄在有文字记载的历史中从未有过由水形成的湖泊,而且在夏威夷火山观测站建立以来也绝对没有。因此,我们将有机会见证一个夏威夷火山口湖从诞生到很可能死亡的整个过程。

而且,当死亡来临时,可能会非常具有爆炸性!这部分解释了为什么HVO的科学家们非常关注这个池塘是地下水上升(最有可能)还是雨水造成的。当岩浆沿着管道上升时,包括地下水在内的总水深对于危险至关重要。浅水,如雨水池塘,只会沸腾蒸发,而不会产生太大影响。但如果是地下水湖泊,情况可能会大不相同,考虑到地表深度可能达到70米(230英尺),而地下水位饱和的地面可能还要深几十米。

HVO的美国地质调查局科学家预测,如此规模的火山口湖在遇到上升的岩浆时,会出现两种截然不同的情景。如果上升速度缓慢,水只会从逐渐增强的热量中蒸发掉,而水湖将被熔岩流取代——或者可能是一个新的熔岩湖(这是我所希望的情景)。

如果岩浆快速上升,就会发生更加戏剧性的事情,而富含挥发物的熔体是由膨胀的气泡推动的。在较干燥的条件下,熔岩会为我们提供壮观的喷泉,但在这种情况下,其碎片会将热量迅速传递给水,从而使湖泊沸腾。大部分水可能会迅速汽化成蒸汽,从而引发非常危险的爆炸,并在火山口附近产生巨大的破坏,并将足够的火山灰喷入空中,在下风方向造成相当大的困扰。

我们从大约400年前的沉积物中的玻璃状熔岩碎片中得知,基拉韦厄火山曾经有一个火山口湖,并且之前熔岩喷泉的碎片曾迅速冷却。水实际上使熔岩快速冻结,以至于其中溶解的挥发物(如水和硫)的含量介于未喷发的岩浆和普通熔岩喷泉中的物质之间。真棒!

那么,为什么现在发生这种情况,而不是在熔岩湖干涸和火山口塌陷到当地地下水位以下之后立即发生呢?不是因为留下了一个像排水沟一样的大洞——岩浆一排出,塌陷产生的碎石就填满了管道。在此之前,极其炽热的熔岩湖及其充满岩浆的管道很好地阻止了水进入山顶,而塌陷似乎使地下水位下降。即使在熔融物质排出后,周围的岩石仍然很热!它们只是现在才冷却到水可以在那里保持液态的程度。随着岩石进一步冷却,水位将继续上升,最终可能与周围的地下水位达到平衡。我们最终有望获得一个像样的火山口湖。

随着池塘的扩大,它将为我们提供大量关于基拉韦厄地表以下地面结构的信息。目前温度高达70°C (158°F)的水温告诉我们,山顶岩石内仍然存在大量的热量。水填充池塘的速度为我们提供了宝贵的线索,不仅关于火山口周围的地面孔隙度,还包括整个区域的孔隙度。我们将了解到地下水如何通过其孔隙、裂缝和断层移动的细节,而这些细节我们之前不可能知道。而溶解在水中的化学物质颜色将告诉我们它所流经的岩石的化学成分以及它所遇到的火山气体的化学成分。目前,它的蓝绿色和乳白色绿色可能是由硫化物和铁离子引起的。如果不同的矿物质溶解到水中,或者细菌开始在那里繁殖,可能会出现新的颜色。

一旦技术难题得到克服,HVO的科学家弄清楚如何安全地获取池塘水样,我们将了解更多信息。他们还必须在夏威夷文化的限制范围内工作,夏威夷人将基拉韦厄火山视为神圣之地,以及负责保护该地区自然美景的国家公园管理局的限制。他们在处理此类挑战方面拥有丰富的经验,因此他们应该很快找到解决方案。

很快我们就会有更多信息,当我们有信息时,我一定会及时更新。在此期间,请享受基拉韦厄最新湖泊的成长!

您可以在这里通过HVO的实时网络摄像头观看池塘的生长

*我刚刚了解到的最有趣的事实之一是,熔岩喷泉中的岩浆在到达地表之前就已经开始碎裂了!由于某种原因,我一直认为它只是在出现后才分解。

参考资料

美国地质调查局火山观察问题

有水还是没水:这才是(或曾经是)问题

HVO现在正在追踪基拉韦厄山顶的水池,而不是熔岩

哈雷茂茂的水意味着什么?

美国地质调查局火山脸书帖子和评论

哈雷茂茂有水? #基拉韦厄 #哈雷茂茂 火山口现在有几个热液池

在本周的#火山观察#HVO 正在追踪水池

夏威夷火山观测站(Hawaiian Volcano Observatory)在基拉韦厄火山口的西缘架设了一个临时监测摄像头

哈雷茂茂火山口(Halemaʻumaʻu)中的水意味着什么?

其他来源

美国地质调查局火山灾害项目:基拉韦厄火山照片和视频年表

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