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冰島火山能否鉆洞給巖漿引流

2023-12-29 00:00:00
科學(xué)大觀園 2023年24期

目前,

地?zé)岚l(fā)電廠和藍湖度假村

周圍地面已出現(xiàn)了明顯的隆起。但是,巖漿是否一定會噴發(fā),以及噴發(fā)的時間、地點、

強度和持續(xù)時間等信息

都很難預(yù)測。

研究人員只能表示“火山爆發(fā)的可能性仍然很大”。

冰島遍布著冰川和火山,是一個名副其實的“冰與火之島”,其獨特的自然風(fēng)光吸引了世界各地的游客。

但在11月10日,因為擔(dān)心火山隨時可能爆發(fā),冰島宣布進入緊急狀態(tài)。著名景點藍湖地?zé)釡厝獣簳r關(guān)閉,附近的地?zé)岚l(fā)電廠建起了阻止熔巖流的防護墻,格林達維克(Grindavik)的幾千名居民也被撤離了。居民們每人只被允許回家5分鐘,好帶走貴重物品和寵物。

格林達維克位于冰島西南部的雷克雅內(nèi)斯(Reykjanes)半島上。過去一個月里,雷克雅內(nèi)斯半島頻頻發(fā)生地震,雖然大部分地震的震級都比較小,但也出現(xiàn)過幾次稍大的地震,最大的震級達到了5.2級。在此次群震中,曾經(jīng)欣欣向榮的格林達維克現(xiàn)在仿佛是災(zāi)難片里的場景,房屋破損、公路斷裂、土地塌陷,裂開的地面在往上冒著氣。

距撤離已經(jīng)半個月了,大家仍不清楚火山究竟什么時候會爆發(fā),不知道自己的家是否會被火山熔巖摧毀,不知道何時才能回家……

巖漿涌動地面鼓起

一個月前,雷克雅內(nèi)斯半島的法格拉達爾(Fagradalsfjall)火山附近開始頻發(fā)地震,有的地區(qū)在短短幾個小時內(nèi)就發(fā)生了1000多次地震。

在之后幾天,地震活動仍在繼續(xù),有些地面迅速隆起。持續(xù)的地面變形很可能是由巖漿流入巖脈造成的。頻繁的地震和隆起的地面都意味著,地下的巖漿正在積聚。

11月11日,冰島氣象局的數(shù)據(jù)顯示,一條約15千米的“巖漿隧道”從北部的松德努克(Sundhnúk)開始,向著西南方延伸到格林達維克,并流入大海。巖漿隧道沿線上的任何地方都有可能發(fā)生火山噴發(fā)。當(dāng)時巖漿大概位于地下800米,而隨著一系列地震,巖漿繼續(xù)緩慢地接近地表。

研究人員估計,如果巖漿持續(xù)地以恒定速度流入巖脈,那么它可能在未來幾天或幾周內(nèi)延伸到地表。到時候,噴發(fā)的熔巖將很快到達地?zé)岚l(fā)電廠、藍湖以及格林達維克鎮(zhèn)。

目前,地?zé)岚l(fā)電廠和藍湖度假村周圍地面已出現(xiàn)了明顯的隆起。但是,巖漿是否一定會噴發(fā),以及噴發(fā)的時間、地點、強度和持續(xù)時間等信息都很難預(yù)測。研究人員只能表示“火山爆發(fā)的可能性仍然很大”。

巨大的不確定性也引起了一個討論——能否鉆入地表下的巖脈,人為地提前引流地下的巖漿讓火山噴發(fā),然后控制熔巖流出的位置?

對此,有地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為這可能行不通,因為巖脈中的巖漿非常黏稠,無法流過狹窄的開口,要讓巖漿流過需要鉆一個非常大的洞!而且,巖漿的溫度可以達到1000多攝氏度,任何鉆探設(shè)備都可能被巖漿摧毀。

火山噴發(fā)了會怎樣

2010 年,冰島的埃亞菲亞德拉(Eyjafjallaj?kull)火山爆發(fā)時釋放了大量的火山灰。持續(xù)的北風(fēng)將巨量的火山灰吹向歐洲大陸上空,幾周內(nèi),10萬多個航班被取消。如果吸入太多火山灰,飛機的發(fā)動機可能會發(fā)生故障,嚴(yán)重威脅飛行安全。大約700萬名乘客的出行受到影響,全球經(jīng)濟損失了約47億美元。

空氣質(zhì)量也急劇下降,好在沒有人在此次火山爆發(fā)中身亡。警報系統(tǒng)及時到位,該地區(qū)的居民都提前疏散了。

科學(xué)家們預(yù)計,如果這次火山爆發(fā)了,應(yīng)該不會像2010年那樣造成那么大的破壞。

因為雷克雅內(nèi)斯半島下的巖漿黏度相對較低,很容易流動,這使得氣體可以逸出,減少了爆炸的可能性。

而且,此次的火山活動也沒有發(fā)生在冰川之下,因此巖漿不會與大量的冰和融水產(chǎn)生相互作用,避免了瞬間加熱和汽化導(dǎo)致的爆炸性噴發(fā)。

正因為如此,在冰島,有時候可見一些游客駐足在噴發(fā)的火山附近,觀賞火紅的熔巖流在烏黑的地表上奔涌。

2021年,雷克雅內(nèi)斯半島上休眠了800年的火山開始活動。在火山噴發(fā)前的幾周內(nèi),研究人員也記錄了數(shù)萬次地震。之后的三年里,這里共發(fā)生了三次火山噴發(fā),三次都發(fā)生于相對偏僻的地區(qū),熔巖流入了無人居住的山谷里,沒有一次對人員造成傷害,也沒有擾亂航空交通。

其間,也曾出現(xiàn)過巖漿在地下的巖脈中上升,但最后并未噴發(fā)到地表的情況。在上升過程中,巖漿可能被卡住、冷卻或凝固了,最后就留在地下。只有巖漿系統(tǒng)的活動停止,噴發(fā)的風(fēng)險才會降低,但當(dāng)前的情況并非如此。

這次的火山活動可能會是雷克雅內(nèi)斯半島幾年來最危險的一次,因為發(fā)生地距離人們的生活區(qū)域非常近。而且,這次的巖脈規(guī)模更大,發(fā)展的速度更快。如果噴發(fā)了,格林達維克鎮(zhèn)的一些區(qū)域?qū)⒈淮輾А?/p>

要是熔巖流到海里,大約1000攝氏度的熔巖流遇到水會瞬間變成蒸汽,引發(fā)爆炸,從而產(chǎn)生大量火山灰。此外,火山噴發(fā)也可能釋放一些有毒氣體。

冰島為何這么多火山

其實,冰島人民對火山噴發(fā)并不陌生。冰島大約有130座火山,其中約30座是活火山,平均每5年就會經(jīng)歷一次火山活動。

這是因為冰島位于火山熱點上方。在地質(zhì)學(xué)中,熱點(hotspot)是指地球表面火山活動長期活躍的地區(qū)。熱點由熾熱的地幔物質(zhì)從地幔深處上升到巖石圈表面時形成,是地球釋放部分內(nèi)部熱量的機制。

另外,冰島還位于歐亞板塊和北美洲板塊的交界處。這兩個板塊被一條海底山脈——大西洋中脊(Mid-Atlantic Ridge)分開,其大部分都位于海底,冰島則是大西洋洋脊唯一一個露出海平面的地方。在山脊之下,是冰島熱點的地幔柱。當(dāng)兩個板塊分開時,巖漿就從深處涌出,在地表噴發(fā)流動。

冰島所處的兩個板塊仍在分離,為火山活動創(chuàng)造了理想的條件。這些火山活動也讓冰島成為一個有著獨特地貌并不斷變化的國度。

1963年,在一系列的火山噴發(fā)中,冰島南部的海面上冒出了一座新的小島——敘爾特塞島 (Surtsey)。它是世界上最年輕的島嶼之一,為人們了解島嶼的形成、動植物的形成和遷移提供了寶貴的研究基地,被聯(lián)合國教科文組織評選為世界遺產(chǎn)。

此外,冰島地下的巖漿熱量也為冰島提供了大量的清潔能源,大約30%的電力來自地?zé)岚l(fā)電。

不管火山活動最后會如何發(fā)展,這次大概率也是冰島地質(zhì)歷史中非常平凡的一次經(jīng)歷。而面對隨時可能發(fā)生的火山噴發(fā),人類只能——

做最壞的打算,抱最好的希望。

◎ 來源|微信公眾號“把科學(xué)帶回家”

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