微小的洩漏導致基拉韋厄火山發生大規模意外坍塌

2018年夏威夷基拉韋厄火山的噴發，其壯觀的火山口坍塌是其特徵，在火山頂峰形成了一個幾乎與紐約市世界貿易中心一樣深的洞。現在，新的研究發現，這種劇烈的變化僅僅是由山峰下方儲巖室中少量岩漿洩漏引發的。

瞬時和爆炸性的火山口坍塌，例如7700年前形成俄勒岡州火山口湖的事件，是一種更為人所知的現象。但新的研究結果表明，像基拉韋厄火山那樣緩慢運動的坍塌事件——本質上截然不同——可能正在世界各地的火山發生。事實上，在2014年至2015年期間，冰島的巴達本加火山的火山口也發生了類似的事件。

“我們從這兩起事件（基拉韋厄火山和巴達本加火山）中學到的是，可能不會有太多預警，”地球物理學家馬格努斯·圖米·古德蒙德森說，他研究了巴達本加火山的坍塌，但沒有參與新的基拉韋厄火山研究。古德蒙德森說，起初，火山口坍塌噴發看起來很像典型的噴發。“然後，當條件合適時，火山下方的岩漿房可能會裂開，岩漿可以自由流動，火山口頂部就會坍塌。”

支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。

基拉韋厄火山是一座1250米高的寬盾狀火山，位於夏威夷大島的東南海岸。1983年，它開始從其東部裂谷帶噴出熔岩，該區域因重力將整個區域向海下拉動而形成的裂縫而斷裂。那次噴發在2018年5月達到了高潮，當時火山頂峰的火山口或隕石坑內的熔岩湖開始像底部有孔的水桶一樣排水。與此同時，東部裂谷帶的下部隨著熔岩噴泉和新的裂縫而活躍起來，其中一個裂縫噴出一條熔岩河，流經居民區並流入大海。在2018年8月噴發停止之前，超過700所房屋和其他建築物被摧毀。

這場災難發生在比歷史上任何火山口坍塌噴發事件都多的科學裝置的密切監視下，包括無人機、GPS感測器、熱像儀和基於衛星的雷達。“從基拉韋厄火山獲得的某些細節是我們以前從未見過的，”古德蒙德森說。

在本週發表在《科學》雜誌上的三篇獨立論文中，研究人員將來自這些儀器的大部分資料編織在一起，講述了基拉韋厄火山從山頂到海洋的噴發故事。美國地質調查局地球物理學家凱爾·安德森領導的研究中發現的第一個啟示是，是噴發導致了火山口坍塌，而不是相反。這種關係一直是科學家們爭論的地質學上的雞生蛋還是蛋生雞的問題，但在巴達本加火山和基拉韋厄火山，顯然是噴發先發生。安德森和他的團隊發現，當重力將基拉韋厄火山的斜坡向海拖動時，島嶼的裂開打開了裂縫，讓岩漿從火山的儲巖室和上方的熔岩湖中排出。當火山口下方的岩漿消失後，其底部的所有岩石在五平方公里的範圍內崩塌了500多米。一旦火山口底部發生彎曲，它就會像活塞一樣給整個地下岩漿管道系統加壓，從而增加和延長了裂谷帶的噴發活動。

以前沒有關於坍塌需要多少岩漿排出的良好估計，但安德森說，基拉韋厄火山的噴發表明，只需要非常少量的岩漿就可以引發這種火熱的過程。“在第一次坍塌之前，實際上只移走了非常小一部分岩漿——幾乎肯定少於約3.5%至4%，”他說。安德森補充說，基拉韋厄火山頂峰的火山口可能已經很薄且有斷層，因此很脆弱。其他火山口是否同樣脆弱還有待觀察。

美國地質調查局夏威夷火山觀測站的地球物理學家馬修·帕特里克說，火山口坍塌與東部裂谷帶下部熔岩流之間的聯絡是即時顯而易見的。在一篇單獨的論文中，他和他的同事發現，流經裂谷帶的熔岩河經歷了持續數小時的湧浪，這些湧浪發生在距40公里外的頂峰火山口坍塌的幾分鐘內。帕特里克說，這些熔岩洪流是由坍塌的火山口產生的壓力脈衝造成的。這些脈衝有時會導致熔岩通道溢位河岸，形成新的支流，威脅到附近的財產。由夏威夷大學希洛分校火山學家謝麗爾·甘塞基領導的裂谷帶熔岩的地球化學分析進一步鞏固了火山口與裂谷帶之間的聯絡。分析發現，可能來自頂峰儲巖室的較熱岩漿與較老噴發中殘留的岩漿混合在一起。

在地球地幔中的熔岩重新充滿其岩漿房之前，基拉韋厄火山不太可能再次如此劇烈地噴發，這可能需要數年到數十年的時間。但是，從冰島到加拉帕戈斯群島，世界各地還有其他類似的火山位於裂谷帶，在基拉韋厄火山和巴達本加火山等地學到的資訊可能有助於闡明那些遙遠的火山口可能如何坍塌。

冰島氣象局的地球物理學家米歇爾·帕克斯說：“受到良好監測的火山口坍塌可以提供有關這些火山下方岩漿管道系統的關鍵資訊。”她沒有參與這項新的研究。她說，這些新穎的細節可能包括岩漿是如何儲存的，有多少岩漿可用於噴發以及它是如何遷移的，她補充說，“所有這些資訊對於確定噴發的潛在形式以及噴發的規模至關重要。”