大災變:“彷彿整座山脈都爆炸了”

加入我們的科學愛好者社群!

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


定向爆破開始後幾秒鐘,聖海倫斯火山方圓約十公里(6.2英里)爆破區內的生命即將消失。

 

裡克·霍布利特、丹·米勒和詹姆斯·瓦蘭斯在他們1981年關於爆破沉積物的論文中寫道:“定向爆破通常會摧毀大片區域……並基本上殺死這些區域內所有地表生命。” 無論是人類和動物,還是節肢動物和鳥類,樹木、灌木和花卉,都無一倖免。定向爆破釋放的動能和熱能相當於在短短幾瞬間釋放了24兆噸的能量。這比美國有史以來製造的最大的氫彈的理論當量只少1兆噸;摧毀城市的第一批核彈的當量分別為15千噸和21千噸,比之小几個數量級。測量爆炸的儀器看到“振幅變化與1-10兆噸[百萬噸]範圍內核裝置爆炸引起的振幅變化相當。”


關於支援科學新聞報道

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發現和塑造我們今天世界的思想的具有影響力的故事的未來。


對於像這樣的噴發是有詞彙描述的。它們屬於火山爆發指數。聖海倫斯火山爆發高潮的定性描述是“劇烈的”,但作為描述符,它僅達到“非常大”。某些版本的VEI在這一點上變得語塞;其他版本則升級為“巨大的”、“龐大的”和“難以形容的”。聖海倫斯火山僅僅略高於平均水平。

使她如此具有破壞性的是能量釋放的方向。她不僅僅是向上空爆炸;當她的北坡坍塌時,它使隱穹丘的受限能量能夠橫向逸出,並將釋放沿著地面引導,而人和植物和動物都在地面上。

最初的爆破從糖碗穹丘附近的每秒約50-100米(112-224英里/小時)加速到至少156米/秒(349英里/小時),直到摧毀四公里(2.5英里)外的SOS地震臺。離開噴口的較高壓力並遇到開放空氣的相對較低壓力,它擴散開來,覆蓋了超過180°的範圍,向西和向東壓向南圖特爾河和北圖特爾河流域的人們。

加拿大地質學學生凱瑟琳·希克森和她的丈夫保羅在山頂以東十五公里(9.3英里)處觀看了噴發的展開,他們嚇壞了的狗蜷縮在他們身邊。起初,雲團順著崩塌的山脈北坡平穩地向下衝;然後它開始向東滾滾而來,朝他們撲來,超過了雪崩。看著它,意識到它將直接穿過他們和山脈之間的河谷,凱瑟琳想到了兩個詞:“火山碎屑流”,發光的雲。像這樣的噴發雲曾從培雷火山上奔流而下,將繁榮的馬提尼克島海港變成廢墟,造成近三萬人死亡;一個曾從維蘇威火山降臨到龐貝古城,無人生還。她知道汽車毫無機會。“所以我們逃走了,”她在噴發後寫給朋友的信中簡單地說。

當她的丈夫沿著一條狹窄的伐木路飛馳,躲避著瘋狂的麋鹿和墜落的岩石時,她拍了幾張雲團向他們逼近的照片。

在山頂以西九公里(5.6英里)處,喬·沙利文、他的妻子、姐夫和朋友馬克·達爾向西逃離南圖特爾河,巨大的黑色噴發雲翻過山丘。他們的速度達到了每小時121-129公里(75-80英里/小時),但在不到四分鐘後,載滿火山灰的雲團從他們西北方的一條山脊上滾滾而來——它已經沿著北圖特爾河谷超越了他們。

在他們身後,僅在爆炸火山以西八公里(5英里)處,戴夫·克羅克特發現自己被困住了

他們所有人都在爆破線的方向上。

定向爆破的火山碎屑密度流後來被霍布利特、米勒和瓦蘭斯描述為“碎屑和膨脹氣體的亞水平噴泉狀物質”。這些氣體從碎屑雪崩和地面上撕裂並剝落了現有的岩石,將這些岩石與來自隱穹丘的熱年輕英安巖混合在一起,並將整個物質塊以驚人的速度拋擲出去。當雲團經過碎屑雪崩時,它裹挾了更多冷物質,從而降低了其溫度,但在東部和西部,它混合的鬆散岩石較少,仍然非常熱——高達300°C(572°F)。在雷尼爾山和亞當斯山的目擊者看到它流過山谷和山脊,緊貼地面,無視地形。它所經過之處,寸草不生。樹木被連根拔起,被吹走,其中許多在火山12公里(7.5英里)範圍內被削成碎片並與碎屑混合在一起。汽車、卡車和伐木裝置被噴砂、撞擊、燒焦:爆破雲的速度與其衝擊的岩石和原木相結合,有時會猛烈撞擊車輛,足以在除倒木區三分之一以外的所有區域內移動或翻轉它們。

被困在受災區域這一部分的人、動物和植物無一倖免。在不到四分鐘的時間裡,一個陽光明媚的早晨變成了一場灼熱、黑暗、致命的石頭暴風雪,他們都消失了,他們中的大多數人被白熾的火山灰和氣體窒息而死。

 

大氣層拯救了希克森一家和其他位於東部和西部爆破雲路徑上的人。隨著稀疏(膨脹)波從大氣層反射並變成壓縮波,爆破被偏轉到北方。它在距離希克森一家僅3公里(1.9英里)的地方停了下來;它與戴夫·克羅克特的距離可能只有一半。流體動力學的變幻莫測將破壞從那些幸運的人身邊引開了。

但是西北、北部和東北部的人們仍然在其路徑上。在北部十九公里(11.8英里)處的綠河水系,阿爾·布魯克斯和他的朋友戴爾和萊斯利·戴維斯在爆破雲升起在冷水溪以北的山脊上方時拍了一張照片。幾秒鐘後,他們告訴美國地質調查局的地質學家,“看起來好像整座山脈都爆炸了。” 北部的其他目擊者看到灰塵和岩石牆,現在有幾千英尺高,突然在他們面前升起。而那團爆破雲,“一團沸騰的岩石……和你看到的一樣高”正直接向他們襲來。

技術支援:Splicd.com

上一篇:大災變:“揮發性物質的突然暴露”

下一篇:大災變:“沸騰的岩石團”

參考文獻

Hickson, Catherine J. (2005): 聖海倫斯火山:在石風中倖存. 溫哥華,不列顛哥倫比亞省,加拿大:Tricouni Press.

Lipman, Peter W., and Mullineaux, Donal R., Editors (1981): 1980年華盛頓州聖海倫斯火山爆發. 美國地質調查局專業論文集1250.

© .