地震通常先於爆發性火山噴發,例如 1980 年聖海倫斯火山的災難性爆發。但幾十年來,利用震顫來預測此類爆炸的時間和強度的嘗試均未成功。現在,多學科研究團隊已經開發出模型,可能有助於在災難性噴發發生前數小時至數天發出警告。
英國利茲大學的一組科學家調查了火山震顫為何成簇出現以及為何它們可能發生在火山內部多個深度的奧秘。答案可能在於岩漿的行為方式:很像橡皮泥,如果快速拉開就會破碎。當火山主要管道內上升的岩漿破裂時,岩漿會產生深層裂縫。這些裂縫削弱了岩漿,幫助它在其他點破裂並更快地流動,從而導致更多的破碎髮生。
這樣一系列破裂可能解釋了過去研究從火山中探測到的低頻地震群。利茲大學地球物理學家于爾根·諾伊伯格說,對這種震顫的分析可以確定岩漿上升的速度,“因此可以用來預測爆炸”。諾伊伯格和他在利茲的同事馬克·托馬斯於 3 月 2 日在《地質學》雜誌上線上詳細介紹了他們的發現。
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另一個團隊開發的模型考慮了火山內部岩漿柱產生的震顫,這些岩漿柱像節拍器杆一樣在其主要管道內來回擺動。不列顛哥倫比亞大學火山學家兼地球物理學家馬克·耶利內克報告說,岩漿擺動的速率與大多數火山震顫的主頻率相匹配,他在 2011 年 2 月 24 日出版的《自然》雜誌上描述了他的團隊的工作。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)
隨著爆發性噴發臨近,該模型表明火山震顫頻率將以可預測的方式升高:爆發性噴發會產生氣體,這將把岩漿柱收縮成更硬、更薄的形狀,從而更快地擺動。兩個研究團隊都表示,他們需要用來自火山的更多資料來進一步完善他們的模型。未來任何預測爆發性噴發的嘗試還需要關注氣體排放的變化以及火山在爆炸前如何發生物理變形。“如果我們把所有這些資料放在一起,我們或許能夠防止悲劇,”諾伊伯格說。
本文以印刷版形式發表,標題為“Thar She Blows!”