火山的呼吸——火山气

虽然火山爆发的预测困难重重,但世界各地的火山监测人员仍在快速提高他们的预测水平。

首先,逸出的火山气与火山喷发之间有一定的关联火山气是从火山地下的岩浆释放出来的,一旦它们的逸出量增加,一个有经验的火山学家就可以预测岩浆在地面下的运动。火山气有点像来自地球内部的消息,它可以告诉我们岩浆的情况,比如岩浆是否在上升,是否在流动,是否粘稠,含有什么成分。火山气的分子遇到液体分子时就会溶解,形成的溶液四处流动,在上层岩石的巨大重力所形成的压力下,岩浆能够溶解大量的气体。这和香槟酒的效果差不多,瓶塞维持住的压力使液态酒溶解了大量的气体,瓶塞一打开,压力就会减小 ,气体也就从液态中跑了出来。与此相似,岩浆在上升过程中,上面的压力越来越小,气体的溶解度也随之越来越低,气体不断膨胀,在岩浆中形成气泡。

不同的火山所喷发出来的气体,在总量和类型上存在很大区别。预测火山喷发,科学家最关注的不是火山气的成分而是气体逸出量相对于正常值是增加还是减少。

列如,西西里岛的埃特纳火山,每天都会喷出2750吨二氧化硫。在喷发前,埃特纳火山的逸出量会增大,正如2000年那样,形成一种壮观的“烟圈”。这些由火山气和蒸汽形成的圈会上升到90米高的地方,直径达180多米,他们的出现表明,这座火山正在苏醒。在随后的喷发中,火山灰被喷射到3000米的高空,然后散落在山体周围24平方千米的范围内。

科学家运用一种高科技设备分析埃特纳火山逸出的气体,这种设备就是造价10万美元的红外光谱仪,它能够从几百米之外分析火山气,这样,人就安全多了。因为,世界上大多数火山释放出来的气体对人体都是有害的。比如,从夏威夷火山逸出的二氧化硫,会刺激眼睛和皮肤,对作物也有害。高浓度的二氧化碳甚至能夺人性命,氯化氢气体能形成酸雨,而更为罕见的氟化氢则能损害人的心脏,红外线光谱仪能够识别这些所有这些气体。它的便携性和远距离探测功能使得科学家们可以安全获取比以往更多的数据。

研究火山的关键是测量火山气的技术,而技术的发展让人们看到了以前从没看到过的东西,夏威夷较稀的熔岩,和缓的释放出气体,从而逐步缓解,因此不会对任何人造成威胁。不过,另外一些火山,列如加勒比海蒙特塞拉特岛上的苏佛里耶尔火山,美国的圣海伦斯火山以及意大利的维苏威火山,都极具爆炸性。它们的岩浆富含硅质,极为可怕,更为关键的是其中所含的溶解气体更多,这种岩浆上升到更接近地表时才会形成气泡,而气泡形成之时也就是火山爆发之时。在这种情况下,通常火山都会发生爆炸性。

附上各种火山图片。

埃特纳火山

圣海伦斯火山

维苏威火山

夏威夷火山

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