湧向雷克雅內斯半島的熔岩化學成分非同尋常，這使人們對火山深處的活動產生了很多疑問。
撰文：MAYA WEI-HAAS
攝影：CHRIS BURKARD
上周，Eniko Bali像地質學家一樣，在冰島眾多古火山口之一旁吃午飯，這時她收到一條信息，雷克雅內斯半島火山再次爆發。
這位冰島大學的地質學家和她的團隊計劃從島上眾多歷史性噴發中提取岩石樣本。但岩漿不斷噴發， Bali和同事們還是先去去看了這場地質奇觀。火山噴發幾個小時後他們抵達了現場，熾熱的熔岩從一長串火山口噴薄而出，就像一個個岩漿噴泉，火光四射的熔岩流蜿蜒穿過梅拉達里爾山谷 。
遊客們蜂擁而至，只為親眼見證雷克雅內斯半島最新一次的火山爆發。雖然可以從安全距離觀看，但專家提醒不要靠得太近，並建議使用防毒面具防止接觸有毒的火山煙霧。
雷克雅內斯半島的火山已經沉睡了近800年。但在2021年，這些地質巨獸蠢蠢欲動，開始了長達6個月的噴發。現在，騷動又開始了。
每一次噴發都為研究人員深入了解地球的內部結構提供了機會，並為我們今天所看到的令人驚嘆的冰島地貌的形成提供了線索。去年的火山爆發始於令人費解的化學反應：自形成以來似乎沒有什麼變化的地下熔岩從地幔(位於地殼和地核之間)直接沖向地表，在這之後，熔岩的化學成分發生了巨大變化。
「說實話，我們沒有想到會這樣，"Bali說道。"一些非常有趣的事情正在發生。"
對新噴發熔岩的第一次分析顯示，其成分與2021年噴髮結束前流淌的熔岩相似，但不完全匹配。科學家們正在積極收集更多的樣本，以觀察是否有其他奇怪的變化。
雷克雅內斯半島的奇特熔岩只是冰島漫長的奇異地質史的最新一章。這座島嶼的形成過程一直是個未解的謎團。它坐落在兩種強烈地質現象的交匯處，一個是兩個構造板塊拉開的洋脊，另一個是灼熱岩漿流與地表相遇的地方。當2500萬年前，兩股力量交匯在一起時，觸動了增壓式噴發，這為冰島的形成奠定了基礎。然而，故事還遠未結束。
雷克雅內斯不到一年時間裡噴發了兩次，這表明，這個長期休眠的火山半島可能正在甦醒。該地區的火山噴發似乎每隔一千年左右就會復甦一次，而最近的轟隆聲可能是未來幾十年火山活動的前奏，也是科學機遇的前奏。
源頭的岩漿
冰島是世界上少數幾個洋脊探出海面的地方之一。這條大約64000千米長的火山峰帶，沿著地球緩慢擴張的構造板塊之間的裂縫延伸。在冰島，北美板塊和歐亞板塊緩慢地相互拉開，這使得熔岩從地下湧出，在地表噴發。
但是這些構造板塊並不是沿著一條直線分開的，而是形成一系列的偏移帶，這些偏移帶由相鄰滑動的區域串在一起。雷克雅內斯坐落在複雜的連接處，這裡的土地被拉成一個角度，導致裂縫周期性地打開，讓岩漿滲出，這一特徵被稱為「滲漏轉換斷層」。
在大多數火山系統中，熔岩形成於地幔深處的小區域，緩慢地向上流淌，凝聚，並與匯聚在不同儲層的其他熔岩混合。但在滲漏轉換斷層中，比如雷克雅內斯，噴發的熔岩並非都會通過這些類似的火山管道流淌，這意味著它們的成分自地下形成以來變化較小。
冰島大學的地球化學家Edward Marshall表示:「我們可以充分利用地球上這一罕見的區域。」
科學家觀察到，在2021年火山爆發的頭幾周內，雷克雅內斯的熔岩化學成分發生了巨大的變化，這是有史以來變化最快的一次。這種現象很可能是由於岩漿與另一個來源的岩漿混合造成的，但該來源的成分尚不清楚，Marshall說道。「不管那是什麼，都很奇怪。」
另一組研究人員的分析表明，可能還有第三個來源的岩漿參與其中，這使情況進一步複雜化。
地質力量的碰撞
通過研究冰島歷史上的火山噴出物的化學成分，科學家們發現其熾熱的根源深藏在洋脊之下。一個奇怪的特徵是，冰島火山噴出物中He-3含量豐富，這是一種氦的輕同位素。
地球岩石中絕大多數的同位素都是地球形成之時被捕獲的。He-3的儲層可能仍然存在於地幔深處。這可以解釋冰島熔岩的化學性質，這些熔岩是由灼熱岩石形成的上升羽流拉到表面，這樣的羽流也可能到達地球的核心。
格陵蘭島海岸附近的岩石表明，當這種羽流在大約6000萬年前形成時，它炙烤著格陵蘭島的薄弱地帶。隨著地球構造板塊的移動，洋脊也隨之移動，直到大約2500萬年前，洋脊蜿蜒上升到羽流上方。兩股強大的地質力量相遇後不久，冰島誕生了。
然而，科學家們仍在努力填補這一地區形成的具體細節，以及冰島熔岩的奇異之處。關於另一種化學特徵的科學爭論已經持續了近半個世紀，即氧同位素O-18。 冰島噴發的熔岩的O-18含量神秘地耗盡了，但科學家們仍然不知道原因。
一些研究人員認為，當冰島熔岩向上擠壓噴發時，它們受到了地殼的污染，而地殼的O-18含量通常很低。另有人提出，這種化學物質來自冰島東南部格陵蘭島的一片狹長地帶。還有一些人認為，該地區的地幔可能有O-18含量低的特徵。
「你在其他海島看不到這種情況。只有冰島，」 Marshall說。「冰島為什麼特別呢?」
地質墓地
為了尋找答案，哥本哈根大學的地球化學家Maja Bar Rasmussen和她的團隊將目光轉向了礦物橄欖石的微小綠色晶體。這些晶體形成於岩漿冷卻的早期，有可能捕捉到熔岩化學性質的數據快照，而不會受到表面地殼的污染。 研究小組測量了來自冰島各地歷史性噴發的橄欖石晶體中的氧同位素，結合之前對相同晶體的氦同位素測量，揭示了噴發的熔岩不僅起源於地下深處，而且已經帶有類似地殼的氧特徵痕跡。
研究作者認為，也許該羽流正在進入一個古老的地殼碎片的墓地，這些碎片很久以前俯衝下來，並在地幔底部附近沉降。
雖然過去的研究也提出了類似的情況，但這項新研究中的一些細節讓研究人員發現了一種有趣的相關性。大約2500萬年前，當科學家們認為洋脊轉移到這股羽流之上時，地殼再循環的化學痕跡增加了。這種化學變化是否與鑄就該島的火山活動的增加有關?還是只是時間上的巧合?
「我們不能說哪一個導致了什麼，」 Rasmussen說道，她一直在思考這種巧合。
關於冰島熔岩O-18異常低的爭論可能會繼續下去。瑞典烏普薩拉大學的地球化學家Valentin Troll表示，科學家們目前還沒有很好的方法來精確測量橄欖石晶體形成時的深度，這使得它們化學指紋的來源不確定。他說:「最大的問題是，這一物質是什麼時候被納入羽流的?」
研究人員也不知道地球表面古老岩塊一旦被回收到地幔中會發生什麼，或者靠近地核邊界的岩石動力學。「可能存在一些激烈的混合過程，讓一切變得更加複雜。」
但有一件事是肯定的，那就是冰島地下正在發生一些有趣的事情。最近的一次火山爆發吸引了各地的科學家們，他們在熔岩湧出的幾個小時或幾天後就開始收集岩石標本。目前還沒有跡象表明火山噴發會很快停止，因為熔岩還在繼續噴涌，形成小的火山錐。
即使最近的噴髮結束之後有了片刻喘息機會，甦醒的雷克雅內斯可能會在地下深處醞釀更多的噴發——每一次噴發都會湧出赤色的熾熱熔岩流，預示著未來地下會有更多的科學奇聞誕生。
（譯者：陌上花開）