為什麼海水澆不滅海底火山的爆發呢?

上觀新聞 發佈 2022-04-19T02:12:18.672530+00:00

北京時間1月15日中午12點10分前後,在南太平洋島國湯加洪阿哈阿帕伊島附近發生了一次猛烈的普林尼型火山噴發,大量氣體裹挾煙塵形成龐大蘑菇雲,在倏忽之間穿透對流層,勢頭壓過了在此處活動的熱帶氣旋「科迪」。

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北京時間1月15日中午12點10分前後,在南太平洋島國湯加洪阿哈阿帕伊島附近發生了一次猛烈的普林尼型火山噴發,大量氣體裹挾煙塵形成龐大蘑菇雲,在倏忽之間穿透對流層,勢頭壓過了在此處活動的熱帶氣旋「科迪」。據weathermodels網站估算,噴發高度至少25公里。氣象衛星捕捉到了此次火山噴發,即使在全球雲圖上,這驚心動魄的場面也清晰可見。在最激烈的噴發之後,火山灰煙雲沒有沿著對流層西風帶自西向東飄,而是反其道而行之,向西邊的澳大利亞飄去。這說明,火山灰已進入平流層。

海底火山爆發出大量炙熱的岩漿和火山灰,火山灰和碎石被噴發出海面是可以理解的,那為什麼炙熱的岩漿還能繼續衝出海面呢?不是說火遇水就會被澆滅嗎?

其實火山噴發的「火」可不是水能輕易澆滅的。

環太平洋「火環」(Pacific Ring of Fire)又稱環太平洋火山地震帶,是一個圍繞太平洋頻繁發生地震和火山爆發的地區,全長約4萬公里,呈馬蹄形。全球90%的地震、81%的大地震以及75%的火山噴發都發生在環太平洋「火環」。

據中國科學院南海海洋研究所張錦昌、邱強、楊曉東、周志遠等科研人員介紹,湯加火山位於環太平洋「火環」的西南端。由於活躍的板塊運動,導致該區的地質結構複雜,火山和地震災害頻發。但同樣位於環太平洋「火環」上,為什麼夏威夷火山平靜溫和,而湯加火山性烈如火?

張錦昌解釋說,這是因為兩種火山屬於不同類型的海底火山。海底火山大致可以分成洋脊火山、海溝火山、洋盆火山三種類型。

洋脊火山形成於大洋中脊,是大洋板塊擴張的邊界,也是海洋地殼增生的地方。這類型火山沿著大洋中脊走向噴發,構成一條條綿長的山脈。

海溝火山形成於海溝,是板塊匯聚的邊界,也是海洋地殼俯衝消亡的地方。這類型火山沿著海溝分布,呈現出弧狀的火山島弧,例如印尼的喀拉喀托火山。

洋盆火山形成於大洋盆地內,屬於大洋板塊內部的火山,是地幔熱點噴發岩漿的地方,主要包括海底火山鏈、平頂海山、洋底高原等,例如美國夏威夷的冒納羅亞火山。「夏威夷火山和湯加火山都是活火山,時不時就噴發一次,但兩座火山的類型不同。夏威夷是洋盆火山,湯加是海溝火山。由於不同的地質成因,夏威夷火山動力學上較弱,物質能量相對小,所以溫和一些。」張錦昌說。

海底火山噴發如果發生在海水較淺、水壓較低,水蒸氣和熔岩常常會噴出水面,並伴隨劇烈的爆炸。但是如果水深過大,我們在水面以上則看不到十分明顯的變化。

首先我們要明白的是海底火山噴發出來的火並非陸地上的明火。平日裡我們見到的火是燃燒物與空氣之間的劇烈氧化作用產生的一種表現形式,而火山噴出的是一種高溫流體物質,也就是岩漿。

地殼以下因為高溫高壓而儲存著大量的岩漿,當板塊運動頻繁,地表出現空隙時岩漿便會湧出,這也是火山的構成原因。

我們都知道以水滅火的原理是降低溫度的同時把燃燒物與空氣隔開,但岩漿的噴發是高壓所致,本身就不需要空氣。所以,海水對其只能降溫而無法熄滅。

海底火山噴發對水圈、生物圈、大氣圈等多圈層的環境,無疑都會造成巨大影響。據悉,印尼蘇門答臘島的多巴火山,在最近一次噴發中,硫化物與空氣中的水分子結合後形成酸雨,導致植被遭到大量破壞。高溫、含有毒物質的火山灰大面積降落在周邊地區,造成了大規模人和動物傷亡。

另外,火山灰進入並停留在大氣圈中的平流層,火山灰中的物質會反射陽光,導致進入地表的陽光減少,造成大範圍的降溫。同時,火山噴發的顆粒物落入廣闊的海洋,為海洋藻類提供了肥料,促進了海藻的生長,增強了它們對二氧化碳這個溫室氣體的吸收,也可以給地球降溫。

本次湯加火山噴發雖然也很強,但不足以輸送影響全球氣候的巨量火山灰進入平流層;火山噴發地點在南半球,對北半球的影響相對較小。因此,本次湯加火山噴發,對全球氣候的影響,尤其是對北半球的影響,應該要比皮納圖博火山要弱,更比不上坦博拉火山,北半球不太可能出現「無夏之年」。

目前,「性烈如火」的湯加火山噴發,表明該地火山口已經甦醒,噴發活躍期可能持續數周甚至數年,尚不清楚是否達峰值,更不知何時才能安靜下來。如果再度噴發,湯加有可能遭到海嘯、暴雨、洪水和強風等「災害鏈」的破壞性侵襲。專家呼籲國際社會加強對湯加受災人民的援助,同時加強監測,做好迎戰更多「災害鏈」的準備。

參考來源:

新華每日電訊、科學網《湯加火山為何「性烈如火」?》

中國基金報、澎湃新聞:《宛如末日,超級蘑菇雲!海底火山大噴發引發海嘯,現場似核爆!這個島國已失聯,日本約23萬人疏散,全球…》

科普中國:《海底火山爆發:海底另一個面目》

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