火山如何在深海中爆炸

大多数火山喷发发生在世界海洋的底部,是看不见的。近年来,海洋学表明,这种海底火山活动不仅沉积了熔岩,而且还喷出了大量的火山灰。

Julius物理火山学实验室负责人Bernd Zimanowski教授说:“因此,即使在几千米厚的水层之下,这些水层会施加很大的压力,从而阻止有效的除气,但也必须存在导致岩浆'爆炸性'分解的机制。” -德国巴伐利亚州的马克西米利安大学(JMU)维尔茨堡。

出版国际研究小组

由James White教授(新西兰),Pierfrancesco Dellino(意大利)和Bernd Zimanowski(JMU)领导的国际研究小组现已首次证明了这种机制。研究结果已发表在“自然地球科学”杂志上。

主要作者是来自冰岛大学的托比亚斯·杜里格(TobiasDürig)博士,他是JMU的校友,并且是JMU物理研究所的伦特根奖得主。在前往冰岛之前,杜里格曾是Zimanowski教授和White教授的研究小组成员。

潜水机器人被送入1000米深处

该小组在新西兰西北部的阿弗尔海山火山进行了研究,该火山位于海面以下约1,000米的深度。该火山于2012年爆发,科学界对此有所了解。

该火山喷发创造了扩大到约400平方公里-大致维也纳市的大小浮石颗粒的浮动地毯。现在,一个潜水机器人被用来检查海床上的灰烬沉积。根据观测数据,詹姆斯·怀特小组发现了超过1亿立方米的火山灰。

潜水机器人还从海底采集了样本,然后将其用于JMU物理火山学实验室的联合实验研究。

物理火山学实验室的实验

“我们将材料熔化并使其在各种条件下与水接触。在某些条件下,会发生爆炸反应,从而导致人造火山灰的形成,” Bernd Zimanowski解释说。将这些灰烬与天然样品进行比较表明,实验室中的过程必须类似于在海底1000米深处进行的过程。

Zimanowski描述了决定性的实验:“在此过程中,将熔融材料放在直径为10厘米的坩埚中的水层下,然后变形,变形的强度在岩浆从海床冒出时也可以预期。裂纹形成后,水突然喷射到真空中,然后水爆炸性膨胀,最后,颗粒和水爆炸性地喷出。我们将它们引导通过U型管进入水盆,以模拟水下的冷却情况。”以这种方式产生的颗粒,即“人造火山灰”,在形状,大小和组成上与天然灰相对应。

对气候的可能影响

JMU教授说:“有了这些结果,我们现在对水下爆发性火山爆发的可能性有了更好的了解。”进一步的调查还应表明水下火山爆发是否可能对气候产生影响。

“随着海底熔岩喷发,熔岩的热量转移到水中要花费相当长的时间。但是,在爆炸性喷发中,岩浆会分解成微小的颗粒。这可能产生如此强烈的热脉冲,以至于海洋中的平衡流在局部甚至全球范围内都受到破坏。”这些潮流对全球气候产生了重要影响。

信息框:海底火山

陆地或岛屿上约有1,900座活火山。估计海底火山的数量要多得多。确切数字未知,因为深海尚未开发。因此,大多数海底火山喷发没有引起注意。海底火山通过反复喷发而缓慢向上生长。当它们到达水面时,便变成了火山岛,例如西西里岛附近的活跃的斯特龙博利岛或加那利群岛的一些岛。

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