灾难的前奏:“喀斯喀特山脉最活跃和最具爆发性的火山之一”

加入我们的科学爱好者社区!

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


想象一下,你是一位来自外星的地理学家,在1970年代位于太平洋西北地区上空的地球静止轨道上。你是第一批到达地球的探险家(撇开偷内裤的外星人),你对这颗蓝色小球体的数据不多。但你自己的星球有板块构造,所以你熟悉由这个过程引起的地貌。

你通过传感器观察,看到一长串火山蜿蜒穿过大陆。

 


支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保有关塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


 

现在,你的图像当然不会被标记。但是你可以看到近海的海沟和锯齿状的山脊,所以你可以勾勒出一些非常小的海洋板块正在忙碌地俯冲到大陆之下。海岸山脉和那个火山弧,距离海洋不到一百英里,即使你没有可以看到海面下的超酷传感器,也会泄露天机。你知道这里有一个活跃的俯冲带。

你运行更深入的扫描。火山弧中的一些火山相当年轻,并且在最近的过去一直活跃。你快速地从北向南扫描,注意到贝克山仍在冒着蒸汽。冰川峰有一个300年历史的火山灰覆盖层。雷尼尔山布满了热液异常现象,从内部灼烧自身:它已经腐烂到你可以看到仅仅十多年前泥石流的证据。亚当斯山似乎在过去几千年里没有喷发过,但硫化氢喷气孔在其顶部喷出气体。而且,向南一小段距离,胡德山也有活跃的喷气孔。这些火山中的任何一座都可能随时喷发。你看到的那些位于这些不安分山脉阴影下的城市,最好小心点。

但有一座火山特别引起了你的注意(或眼柄):就在亚当斯山以西,最对称的那一座。它不是最高的,但它是最年轻的。其他的都有数十万年,一直到一百万年的历史。圣海伦斯山只有可怜的4万岁,正值青春期。而且它非常活跃。

 

 

 

 

 

你放大仔细观察。你看到了火山泥流、火山碎屑流、火山灰降落和熔岩流的证据。你注意到一位敬业的地质学家,正在野外露头上攀爬。你乔装打扮,光束下来与他聊天。他的名字是德怀特·“洛基”·克兰德尔,他一直在对圣海伦斯山的喷发历史进行详尽的研究。它几乎完成了。他很担心:这座年轻的火山一直是个火爆脾气。他告诉你,它很可能在本世纪末之前喷发。由于靠近人口中心,它可能会造成相当大的混乱。因此,重要的是要了解其过去的活动,以便评估其构成的风险。

你和他坐了几个小时,学到的东西比你可能希望的还要多。在你们讨论结束时,你对这座火山的历史了如指掌。你很着迷。你禁不住被吸引。克兰德尔博士对地质学有着极具感染力的热情,而圣海伦斯山正是那种会回报这种热情的火山。

 

 

你了解到这座看似单一的山脉实际上由两部分组成。克兰德尔博士将其分为老圣海伦斯山,它主要由火山穹丘和短而厚的熔岩流构成,形成于4万年至2500年前之间,以及现代锥,它在仅仅一百二十五年前仍然活跃。他和其他地质学家多年来勤奋工作,将她的喷发历史划分为若干阶段和时期。当他描述完这些阶段和时期时,你有一个很好的英语单词来形容她:explosive(爆炸性的)。

当你返回飞船时,你向你无畏的探险家团队简要介绍了你所学到的知识。

首先,你告诉他们,你对俯冲带的怀疑已经得到证实。地球科学家最近才发现板块构造,但他们在这方面做得非常出色。就在圣海伦斯山附近的海岸外,一个他们命名为胡安·德富卡的板块正在北美大陆下方俯冲。这孕育了一条非常活跃的火山链,称为喀斯喀特山脉。

圣海伦斯山诞生于猿峡谷喷发阶段,始于4万年前,一直持续到大约3万6千年前。这是一个爆炸性的诞生:克兰德尔博士发现了大量的火山碎屑流沉积物和火山泥流。火山灰云留下了厚厚的火山灰层,即使在数万年后,这些层仍然可以被识别——它们被称为C组火山灰。岩屑(粉碎的石头)和浮石质(由浮石构成)的火山灰从幼年火山中喷出。一个或多个熔岩穹丘和熔岩流出现。

在向世界发出喧闹的介绍之后,圣海伦斯山沉默了。然后,美洲狮喷发阶段大约在2万年前开始,持续了大约两千年。在这个阶段,她产生了大量的英安岩喷发。浮石质火山碎屑流、K组和M组火山灰的喷发、火山泥流和碎屑雪崩使情况保持火热。她填满了刘易斯河谷,深度超过一百米(超过328英尺)——沉积物可能堆积到115米(337英尺)。高硅安山岩熔岩流也加入了这场激动人心的活动。到她完成时,她已经长到1825米(5987.5英尺)。对于一个年轻人来说,还不错!

她沉睡了大约5000年。斯威夫特溪喷发阶段,大约在13000年前开始,产生了更具爆炸性的喷发。S组和J组火山灰在这段时间从山中喷出。岩屑和浮石质火山碎屑流咆哮着冲下她的山坡,进入她的山谷。火山泥流将溪流埋在泥土和岩石中。英安岩穹丘缓慢而厚重地推向地表。到大约1万年前结束时,岩石碎屑扇形体包围着这些穹丘。

随后的五年半时间里一片寂静。然后她开始了她的精灵湖喷发阶段,这个阶段仍在进行中。沉积物非常丰富,足以开始将她的活动划分为时期。而在这段时间里,事情发生了变化

精灵湖喷发阶段始于史密斯溪喷发期,它遵循了熟悉的模式:能量巨大的喷发将火山灰散布到各处(在这种情况下是Y组火山灰)。火山碎屑流。火山泥流。穹丘。这次喷发期唯一真正不同的是她喷发的浮石质火山灰的数量:只有猿峡谷喷发阶段可以与之匹敌。

圣海伦斯山小睡了短暂的三百年,然后在3600年前醒来,进入她的松溪喷发期。这个爆炸性的阶段产生了多次火山碎屑流、P组火山灰和几个穹丘。克兰德尔博士在2200米(7218英尺)处发现了一个那个年代的穹丘遗迹,所以她已经达到了相当可观的高度。她基本上仍然是一个由穹丘和碎屑堆组成的小山。那时的人们可能不会称她为对称的。

她又睡了三百年,然后是城堡溪喷发期,它始于2200年前,标志着她风格的转变。她混合了风格,首先是英安岩喷发(她以前的最爱),然后是一些安山岩活动,产生了火山灰云和熔岩流。在安山岩间隔之后,她又回到了她尝试和真正有效的英安岩风格,产生了她专利的空降火山灰、火山碎屑流,可能还有一个穹丘。她又切换回安山岩一段时间,然后真正混合了风格,产生了一些相当可观的玄武岩流。到最后,她产生了B组火山灰,并在她的玄武岩中拥有一些非常漂亮的熔岩管。她已经变成了一座真正的层状火山,达到了接近她全部高度,并开始呈现她经典的对称形状。

 

 

 

 

 

寂静持续了大约六百年。然后,大约在公元850年,她开始了她的糖碗喷发期,并在建造糖碗穹丘时发出了她的第一次侧向爆发。直径达30厘米(近12英寸)的英安岩块被抛射到4.5公里(2.8英里)远的地方。火山碎屑流和火山泥流咆哮着冲下她的山坡。她沉积了D组火山灰,并发出警告:有时,她不会直线上升。这个短暂的阶段在五十年内结束,但她并没有保持沉默太久。

1480年,卡拉马喷发期以爆炸性喷发开始。在100年内,她沉积了W组和X组火山灰,建造了穹丘,并释放了安山岩熔岩流,所有这些结合起来构成了她1980年之前的形状。她所需要的只是一些最后的修饰。

她在山羊岩喷发期完成了这些修饰,这个时期从1800年持续到1857年。浮石的爆炸性喷发、安山岩熔岩流以及山羊岩穹丘的出现,伴随着热雪崩和火山泥流,完成了她完美如画的形状。她还给一位旅行艺术家提供了值得写回家的绘画题材

 

 

 

 

 

这就是全部,就辛勤工作的地质学家可以确定的而言:一段尽可能完整的历史,受到了侵蚀和反复爆炸性活动的限制。在你离开他之前,克兰德尔博士向你强调了圣海伦斯山肯定会再次喷发。你从她4万年的习性中知道她喜欢轰轰烈烈地爆发。因此,当您继续对地球进行调查时,您会定期返回她身边,只是为了检查一下。世界各地的其他火山都喷发了,但圣海伦斯山却沉睡着。你开始相信她可能不会在你的勘测任务完成之前喷发。

然后,在三月中旬,地震计数开始上升。起初,这似乎没什么大不了的,只是在一个布满不安分火山的俯冲带中人们所期望的背景构造活动中的一个小高峰。但随后是3月20日。太平洋标准时间下午3:47,大地轰鸣震动,发生了4.1级地震。震中就在山顶西北方向一小段距离。震源非常非常浅。这与地震学家(或我们想象中的外星人)以前在她周围看到过的任何情况都不同。

 

 

地质学家和地震学家看着地震轨迹,知道:可能就是它了。

上一篇:灾难的前奏:“当前的平静间隔不会持续……”

下一篇:灾难的前奏:“地震活动的异常特征变得清晰。”

参考文献

Crandell, Dwight R. (1987): 华盛顿州圣海伦斯火山1980年以前火山碎屑流和火山泥流的沉积物. USGS Professional Paper 1444.

© . All rights reserved.