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在風景如畫的美國懷俄明州黃石國家公園底下,潛伏著世界上最大、最具破壞性並且仍處於活躍狀態的超級火山群。
在過去的1600萬年裡,這個巨大的超級火山群至少噴發了10次,這些噴發事件永久性地改變了北美的地貌,周期性地扭曲了地球的氣候。在每一次噴發中,噴湧而出的火山灰都向世界的每一個角落蔓延,遮天蓋日,對整個地球的環境產生了不同程度的影響。
黃石超級火山最近的一次噴發,發生在64萬年前。但科學家們更想知道的是,這個不安分的火山群下一次爆發會發生在什麼時候,如果它再次爆發,對北美甚至全世界的人們來說,都會是一次毀滅性的打擊。因此,大量的科學家都在密切關注黃石火山群的動態,並對此投入大量的研究。
而最近,科學家們對黃石火山群的兩次古代超級噴發有了新的發現——包括史上規模最大的一次——揭示了一個意想不到的趨勢:黃石火山群的活動可能在減弱。這項新發現發表在6月1日的《地質學》(Geology)雜誌上,是研究人員通過分析美國西部大片地區的一大片火山巖得出的結論。
來自英國萊斯特大學的火山學家託馬斯·諾特(Thomas Knott)在一份聲明中說:「看來,黃石超級火山群產生超級噴發事件的能力下降了三倍。這是一個非常顯著的下降。」
黃石超級火山群處於地球地幔中一塊神秘的熱巖中,目前位於黃石國家公園4000平方公裡的範圍內。儘管巨大的熱源為公園最具標誌性的特徵提供了燃料,但這塊巨大的熱巖並不是靜止的,它是動態變化的。就像一個大醬汁罐滑過烤爐一樣,在過去1700萬年裡,地球不斷移動的構造板塊已經將現在的愛達荷州、內華達州、蒙大拿州、俄勒岡州和懷俄明州的各個部分移過了這塊熱巖,留下了一條古老火山殘骸的痕跡。
麥克馬倫溪超噴發
黃石火山群爆發中最大、最具災難性的稱為超級爆發。這些震動地球的爆發,在火山爆發力指數(VEI)測量上被定義為8級或更高——它通過火山灰柱的高度和火山殘餘熔巖的體積來測量火山的相對爆發力。1980年聖海倫斯火山的爆發在VEI測量上為5級,因為爆發規模是以對數來計算的,所以一次8級的超級爆發的爆發力大約是聖海倫斯火山那次爆發的1000倍!
最近的一次黃石火山超級爆發發生在640000年前,形成了公園的大部分現代地理地貌,另一次發生在210萬年前。在此之前,火山爆發的歷史變得更加模糊。研究人員在過去1200萬年中記錄了至少四次其他超級噴發,但2016年的一項研究估計,此後至少發生了十次超級噴發。尋找特定噴發的證據是很困難的,因為大型火山沉積物往往重疊,彼此看起來非常相似。
在這項新的研究中,研究人員試圖通過對北美古代火山巖區域進行最深入的分析來解決這個問題。該研究小組採用多學科方法,將愛達荷州和內華達州分布廣泛的火山沉積物與七個特徵進行了關聯,包括巖石的顏色、巖石的年齡、化學成分以及巖石內部磁性礦物的極性。
結果發現,先前歸因於一系列小規模噴發的少量火山沉積物,實際上是由兩次巨大噴發造成的。研究人員發現,最古老的一次稱為麥克馬倫溪超噴發,發生在大約900萬年前,位於愛達荷州南部2000平方公裡的地區。
格雷超噴發
研究小組在研究報告中寫道,第二次稱為「格雷超噴發」,發生在872萬年前,其規模絕對是「巨大的」。這次噴發覆蓋了現在愛達荷州南部和內華達州北部約23000平方公裡的地區,使之成為有史以來黃石超級火山群最大的一次噴發。
諾特說:「格雷火山的超級噴發……是有史以來五大噴發之一。它噴發出來的微粒阻塞了平流層,在整個美國上空落下細小的灰燼,並逐漸包圍全球。」這場史詩般的噴發的規模似乎比210萬年前的那次噴發大30%左右。現在有6次記錄的超級爆發發生在中新世,大約在2300萬到530萬年前。研究人員寫道,這些噴發平均每50萬年發生一次,相比之下,自那以後發生的兩次超級噴發間隔了150萬年。
大噴發率的降低並不意味著我們已經脫離困境。諾特補充說,下一次超級噴發可能隨時都可能發生,也有可能發生在幾十萬年後。只有認真監測公園周圍的地震活動,科學家才能知道地震何時來臨。