三十兩年前的這個月，一次爆炸性噴發在幾秒鐘內重塑了聖海倫斯火山。1980年5月18日，華盛頓州火山下的一次地震引發了有記錄以來最大規模的滑坡，數十億立方米的山體滑落，引發了氣體、熔岩和火山灰的大規模釋放。這場災難造成57人死亡，火山灰柱升至空中約20公里。
1980年的噴發並非完全出乎意料。在此之前的兩個月裡，地震和蒸汽爆炸一直在震動這座山，火山的北坡也明顯向外隆起。但是，要解釋山下究竟發生了什麼導致這些震顫和噴發是不可能的。
現在，英格蘭和德國的一個團隊透過仔細檢查火山爆發前內部形成的結晶礦物，將那個時代的地震記錄與聖海倫斯火山下的岩漿活動聯絡起來。
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在發表在5月25日出版的《科學》雜誌上的一項研究中，研究人員報告稱，來自1980年和隨後噴發的正長輝石礦物晶體追蹤了火山內部的各種岩漿注入以及其他化學變化。
這些晶體包含不同化學成分的同心環。例如，一些正長輝石晶體具有富鎂核，周圍環繞著富鐵邊緣；另一些則具有富鐵核和富鎂邊緣。每種型別的晶體環帶都可以記錄其來源岩漿儲層的條件。
“我們對每個區域進行化學指紋分析，以確定它們的形成方式，”主要研究作者、英國布里斯托大學的火山學家凱特·桑德斯說。她說，正長輝石晶體的外緣代表了晶體形成的最近階段，通常在晶體在火山噴出物中出現前幾個月生長。這使得研究人員可以精確估計晶體獲得其化學形式的時間和方式。“聖海倫斯火山真的很好——因為樣品，我們確切地知道它們何時噴發，”桑德斯說。
在幾個案例中，結晶爆發與火山內部活動非常吻合，這可以從地震記錄中推斷出來。例如，在1980年5月噴發前的幾周和幾個月裡，隨著地震以低頻地震波震動山體，具有富鐵邊緣的晶體數量增加。桑德斯說，這種長週期地震是岩漿釋放氣體的特徵。“以前有報道稱，正長輝石上的富鐵邊緣是由於岩漿中水含量的變化造成的，因此如果我們有脫氣或水或二氧化碳透過系統的流動，我們可能會得到更多的富鐵邊緣，”她說。其他具有富鎂邊緣的晶體似乎標誌著噴發前不久來自深層儲層的熱岩漿湧入。
這些事件也記錄在地震記錄中，但僅從地震學角度來看，震顫的根本原因並不總是清楚的。這就是晶體可以提供重要佐證的地方——或者為對古代噴發的關鍵見解，而古代噴發沒有地震記錄。對於聖海倫斯火山的情況，該研究的作者“正在提供相當有說服力的論據，證明地震活動增強期與岩漿的輸入有關，”法國克萊蒙費朗-布萊斯·帕斯卡大學的火山學家蒂莫西·德魯伊特說。“僅僅因為你發生了地震活動，並不意味著你有岩漿在深處侵入，”他補充道。“他們正在提供證據證明這可能就是發生的事情。如果你能確定這一點，那麼這將有助於你更好地解釋你的地震活動。”
即使來自火山噴出物的晶體只能提供瞭解過去噴發行為的視窗，研究人員希望研究這些礦物將提供更清晰的火山整體行為圖景。“我們無法在岩石噴發前獲得它們，但我們對火山及其行為方式瞭解得越多，我們就越能預測未來的噴發，”桑德斯說。“我們可以看到內部，我們可以看到過去發生的事情，並希望預測未來會發生什麼。”