規(guī)模最大的爆發(fā)式火山噴發(fā)能形成又寬又深的凹陷,也稱破火山口,并產生有害的火山灰降落、流動的火山灰和火山巖,有時甚至能引發(fā)海嘯。然而,我們對這類噴發(fā)的潛在危害一直缺乏理解。近來,大部分位于西太平洋海平面下的洪阿哈阿帕伊島火山的劇烈噴發(fā)形成了直徑約4千米的破火山口。這類噴發(fā)形成的海底破火山口有一個特征,它們會在海底形成間隔規(guī)律的同心斷階。這些斷階已在一些破火山口發(fā)現(xiàn),比如希臘的圣托里尼,圣托里尼上一次發(fā)生這類噴發(fā)是在3600年前。
研究人員加拿大不列顛哥倫比亞大學的Johan Gilchrist和同事將含有粗細顆粒物的水噴射到深度不一的水箱底部,借此模擬會形成破火山口的災難性噴發(fā)柱,并分析了由此得到的噴泉和顆粒物沉積。
他們的實驗揭示了這些噴泉會周期性崩塌,并將物質以“沉積波”的形式遞送到海表和海底,頻率取決于噴泉混合物的噴射率和浮力。
研究人員推斷在大自然中,這些沉積波會產生有害的火山灰流,如果在海底的話還會形成海嘯和海底斷階沉積。作者還研究了包括圣托里尼在內的一些海底破火山口的斷階式沉積,并用他們在實驗中的發(fā)現(xiàn)表明,根據斷階的結構和間隔就能估算出水深和噴發(fā)強度。
研究人員指出,他們的研究結果同時適用于地表和海底的大型爆發(fā)式噴發(fā),或有助于我們理解既往噴發(fā)事件以及未來噴發(fā)可能造成的危害。
該研究表明,大型爆發(fā)式火山噴發(fā)形成的灰氣柱會周期性崩塌,還會產生一波波有害的火山灰沉積。保存在海里的這些沉積波或能增進我們對這類噴發(fā)事件的理解。