溢流型火山爆發(fā)
新生巖漿并非千篇一律。它們的“性格”由硅含量塑造:硅含量50%的玄武巖巖漿如同溫?zé)岱涿郏谙耐幕f厄火山形成綿延數(shù)十公里的熔巖河;
夏威夷火山滾燙的熔融溢流巖漿
硅含量60-64%的安山巖巖漿似濃稠糖漿,堆積出富士山優(yōu)雅的錐形身姿;硅含量高達(dá)77%的流紋巖巖漿則如冷卻瀝青,在圣海倫斯火山口凝結(jié)成陡峭穹丘。
巖漿溢流成河
這些巖漿還封存著巨量揮發(fā)性氣體——水蒸氣占七成,另有二氧化碳、二氧化硫等,如同被高壓禁錮的碳酸飲料。這些溶解氣體,正是未來爆發(fā)的關(guān)鍵引信。
物理機(jī)制
熔融的巖漿因密度低于圍巖,如油滴浮于水般向上遷移。它們并非直沖地表,而是在地殼裂隙中匯聚成巖漿囊。這些地下熔爐如同持續(xù)充氣的氣球,積蓄著毀滅性的能量。地表因此呈現(xiàn)奇特的“呼吸”:巖漿囊上方地面緩緩隆起,周邊區(qū)域沉降。2018年基拉韋厄火山噴發(fā)前,衛(wèi)星雷達(dá)曾捕捉到這種脈動,成為災(zāi)難預(yù)警的關(guān)鍵信號。當(dāng)壓力突破臨界點(diǎn),上覆巖層如蛋殼般碎裂。英國地質(zhì)學(xué)家安德森揭示的物理定律在此生效:裂縫永遠(yuǎn)沿垂直于最小主應(yīng)力的方向延伸,形成垂直的巖脈與水平的巖床,為巖漿開辟出通向自由的隧道。
巖脈與巖床
巖漿上升途中,一場靜默的叛變悄然上演。隨著深度減小,上覆壓力驟降,溶解氣體遵循亨利定律瘋狂逃逸——壓力每降一倍,氣體溶解度便減半。想象搖晃后的汽水瓶:開蓋瞬間壓力釋放,溶解的二氧化碳瞬間氣化,液體噴薄而出?;鹕絿姲l(fā)同理,只是規(guī)模放大百萬倍。氣泡在巖漿中成核、合并、膨脹,將致密熔巖轉(zhuǎn)化為輕盈泡沫。氣泡的命運(yùn)決定噴發(fā)的性格:在低黏度玄武巖巖漿中,氣泡如熱氣球快速上升,受拖拽力(6πητu)影響較小,氣體輕松逸散形成寧靜的熔巖噴泉;而在高黏度流紋巖巖漿中,氣泡如陷泥潭,上升速度被巖漿黏度死死拖住。當(dāng)氣泡體積占比突破75%,泡沫結(jié)構(gòu)轟然崩解,觸發(fā)爆炸式噴發(fā)——1991年菲律賓皮納圖博火山將兩千萬噸二氧化硫拋入平流層,正是普林尼式噴發(fā)的極致展現(xiàn)。
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