超級火山的“羅塞達石”
（注:羅塞達石原本是一種解釋古埃及象形文字的可靠線索，在這里借指火山活動的線索)
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了超級火山的“羅塞達石”，這些由罕見的大規(guī)?；鹕奖l(fā)所造成的地球表面的“大麻子”表明了自然界中一系列最嚴(yán)重的“暴力事件”。爆發(fā)區(qū)域會產(chǎn)生大規(guī)模的破壞，甚至?xí)l(fā)全球范圍的氣候和環(huán)境變化。
一個古老的超級火山在意大利阿爾卑斯山塞西亞谷被南方衛(wèi)理公會大學(xué)的地質(zhì)學(xué)教授James E. Quick領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)將推動人們對超級火山的進一步認(rèn)識，這和美國的黃石火山一樣。美國黃石火山是世界上第二大超級火山，最后一次爆發(fā)發(fā)生在63萬年前。
超級火山的深部通道
一項新的研究報道了這一發(fā)現(xiàn)，塞西亞谷第一次向我們展示了超級火山從地表到巖漿源的實際“通道”，該通道揭示了巖漿穿過地殼移動的軌跡和路徑，達到了前所未有的深度：25公里。
超級火山的噴發(fā)
超級火山，在歷史上形成的火山口，如同巨大的隕石坑，其直徑可以達到幾十公里。引發(fā)火山噴發(fā)主要是源于巖漿內(nèi)氣體的爆炸性釋放。
火山的爆發(fā)可以產(chǎn)生數(shù)百立方千米的火山灰。每隔數(shù)十萬年就會有噴發(fā)。超級火山的熔巖和火山灰擴散的距離非常廣闊?？茖W(xué)家認(rèn)為，在過去不同的時期，它們的活動可能引發(fā)了災(zāi)難性的全球變冷。
意大利塞西亞谷的火山口在二疊紀(jì)爆發(fā)過，科學(xué)家說。該火山口的直徑超過了13公里。
巖漿和爆炸性火山
“能夠看到地殼巖漿噴發(fā)通道的全貌，這是個新發(fā)現(xiàn)，”美國地質(zhì)調(diào)查火山危害領(lǐng)域的負責(zé)人Quick說，“現(xiàn)在我們要開始運用這一發(fā)現(xiàn)，希望了解影響火山噴發(fā)的基礎(chǔ)過程：大爆發(fā)之前巖漿存儲于何處？噴發(fā)爆炸的深度在哪里？”
塞西亞谷的巖漿通道給我們提供了一個前所未有的模型，用以解釋地球物理剖面和火山口下的巖漿過程。而且，它還給了我們一個直接的證據(jù)，證實了地殼運動和地表火山之間的因果關(guān)系。
火山噴發(fā)預(yù)報
“這可能會促進監(jiān)測數(shù)據(jù)更好地解釋，并改進對火山噴發(fā)的預(yù)測”，報道這項發(fā)現(xiàn)的文章第一作者Quick說，“我們要更好地理解火山噴發(fā)前的警報信號，以便我們能夠改進預(yù)警，避免假警報。”
破火山口，通常表現(xiàn)出地震和熱液活動的高發(fā)性，這表明了地表以下的流體運動。
罕見的火山解剖
迄今為止，科學(xué)家只研究了該火山通道從地表到深部5公里的范圍，因此，獲得的地球物理數(shù)據(jù)和噴發(fā)巖石的分析是有限的。Quick將這比喻成第一次看到人體的骨骼和肌肉。“我們稱塞西亞谷為超級火山的‘羅塞達石’，是因為這些巖石的暴露能夠幫助我們把地球物理數(shù)據(jù)和地質(zhì)現(xiàn)象聯(lián)系起來，這是一個非常難得的亮點。”
其他的超級火山
英國的研究人員在10年前提出了“超級火山”一詞?？茖W(xué)家們已經(jīng)統(tǒng)計出20多處曾在過去100萬年里爆發(fā)過的超級火山。
除了黃石之外，還有些較大的火山噴發(fā)，如印尼蘇門答臘島的多巴湖在74000前噴發(fā)，被認(rèn)為是在過去25億年里地球上最大的火山爆發(fā)。這是一次嚴(yán)重的氣候變化事件，據(jù)估計，多巴湖的噴發(fā)導(dǎo)致了大約60％的人類死亡。
另外一個，美國加利福尼亞的長谷超級火山，目前仍在活動。76萬年前曾經(jīng)爆發(fā)，噴發(fā)出600立方千米的火山灰，火山灰籠罩著美國西南部，從加利福尼亞州向西一直延伸到內(nèi)布拉斯加州。
“地球上將會再次發(fā)生超級火山的噴發(fā)，”Quick說，“但我們不知道會是在哪里，塞西亞谷能夠幫助我們預(yù)測下一個事件。”
塞西亞山谷位于意大利西北部阿爾卑斯山脈
（地圖由Geology.com和MapResources提供）
美國地質(zhì)勘探局的地圖顯示了黃石火山的火山口大小
黃石火山噴發(fā)示意圖（圖片來源：美國地質(zhì)勘探局）
超級火山
超級火山是指能夠引發(fā)極大規(guī)模爆發(fā)的火山。雖然對于爆發(fā)規(guī)模沒有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕缍?，但極大規(guī)模爆發(fā)都以瞬間改變地形，瞬間改變?nèi)蛱鞖饧?/span>全球性的生命災(zāi)難。名字源于英國廣播公司的著名科學(xué)節(jié)目Horizon在2000年提及各類型爆發(fā)規(guī)模時節(jié)目監(jiān)制所創(chuàng)作出來的。
黃石國家公園是美國最大、最著名和建立最早的國家公園，公園面積9000平方千米，大部分是開闊的火成巖高原地形。公園內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，曾發(fā)生過強烈的火山活動，地面大面積覆蓋著熔巖，地殼至今仍不穩(wěn)定。公園中溫泉和熱泉隨處可見，每年吸引了大批游客到此觀光。
由于黃石國家公園火山活動比較頻繁，因此這里也吸引了火山學(xué)家的關(guān)注，他們很早就發(fā)現(xiàn)了公園內(nèi)火山口的一個奇怪現(xiàn)象，但是直到最近，才做出了科學(xué)的解釋。
環(huán)形山谷之謎
在黃石地區(qū)還沒有建立公園時，火山學(xué)家就在這里發(fā)現(xiàn)了大量的環(huán)行山谷。這些山谷直徑約30千米至60千米，深幾千米，很像破火山口的形狀。處于火山口下方的熔融的巖漿房（地下儲存巖漿的空間）排空后，上方的地面塌陷下去，就形成了破火山口。如此多的環(huán)行山谷，似乎表明這里經(jīng)常有小型的火山噴發(fā)，每一次形成一個這樣的山谷。
然而，早期的研究者發(fā)現(xiàn)，這些山谷坐落在地球上規(guī)模最大的火山巖沉積的附近，而且火山熔巖是一次單獨的火山噴發(fā)事件形成的。從熔巖的體積估算，他們眼前的火山噴出物比人們熟悉的1980年圣海倫斯火山噴發(fā)后形成的火山巖還要大幾百甚至幾千倍！通過估算噴發(fā)物質(zhì)的體積，研究者發(fā)現(xiàn)，火山之下的巖漿房一定也是超級龐大的。但是，一次如此猛烈的超級噴發(fā)，應(yīng)該形成一個超級巨大的火山口。為何這里卻形成了許多小型的環(huán)行山谷呢？
超級火山現(xiàn)身
答案要到地下去尋找。眾所周知，地幔厚達2900千米，被熔融的外地核和相對很薄的外層地殼夾在中間?；鹕綄W(xué)家發(fā)現(xiàn)，在黃石地表之下，有從地幔向上涌的粘性巖石的漂浮羽狀物即地幔上羽柱，北美板塊正在它的上面移動。上羽柱如同一只巨大的酒精燈，這一所謂的熱點熔化了覆蓋在上面的大量的地殼巖石，產(chǎn)生的巖漿則聚集在地下的巖漿房中。
在上面巖石的巨大重壓下，隨著時間推移，巖漿房里逐漸聚集了更多的巖漿，壓力由此產(chǎn)生了。當(dāng)受壓的巖漿托頂上面的地殼，使地殼破裂，產(chǎn)生垂直延伸到地面的裂隙時，一次超級噴發(fā)就誕生了。一股股的巖漿沿著新出現(xiàn)的裂隙噴涌而出，最終形成一個環(huán)形的噴發(fā)口群。當(dāng)這些噴發(fā)口彼此合并時，環(huán)狀中心巨大的地塊柱失去了支撐。這個堅固的巖石“屋頂”墜下，要么整塊掉下去，要么碎裂成許多大石塊落下，填入下面巖漿留出的空位。就像四周墻壁倒塌的房屋屋頂下墜一樣，這種坍塌使環(huán)狀邊緣有更多的巖漿和氣體猛烈地釋放出來，從而形成了大量的環(huán)行山谷。
環(huán)行山谷的問題解決了，科學(xué)家的心中又涌起了一個新的問題。在過去的1600萬年中，在黃石地區(qū)發(fā)生了多次超級噴發(fā)，這種超級噴發(fā)的規(guī)模遠遠大于目前世界上的火山噴發(fā)規(guī)模。美國的圣海倫斯火山噴發(fā)是現(xiàn)代人經(jīng)歷的少數(shù)幾次大規(guī)模火山活動，形成的火山巖體積還不到0.5立方千米。而遠古時形成環(huán)行山谷的噴發(fā)，規(guī)模大到難以想像。類似美國黃石國家公園級別的火山噴發(fā)地，在過去的200萬年間，全球只有4處：美國懷俄明州黃石國家公園，加利福尼亞州長谷，印度尼西亞蘇門答臘島多巴，以及新西蘭陶波。每次噴發(fā)都至少噴出了750立方千米的固體物質(zhì)，今天世界上的大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)和遠古的超級噴發(fā)相比，實在是不值得一提。
有超級噴發(fā)，就意味著有超級火山。幾乎所有的火山專家都同意，如果今天的地球上發(fā)生一次這樣的噴發(fā)，人類將難以承受這樣的打擊，從天而降的酸雨就會讓農(nóng)業(yè)崩潰。
超級火山的威力
假如發(fā)生了超級火山爆發(fā)，火山灰和噴出的氣體將會進入大氣層中，造成全球性的火山冬天。
英國有科學(xué)家用計算機做過模擬試驗，如果黃石公園超級火山爆發(fā)，3~4天后，大量的火山灰就會跨過大洋到達歐洲大陸。模擬預(yù)示了美國3/4國土將受到影響。最大的危險在方圓1000公里的地區(qū)內(nèi)，這里90%的人口無法幸免于難。大部分人會因為吸進的火山灰在肺里固化而死亡。美國的東海岸也會覆蓋1厘米厚的火山灰。
在歐洲，更大的危害是無法預(yù)測的，因為這是火山灰形成的粉塵到處飄蕩。更大的影響是緊接而至的氣溫變冷。根據(jù)計算機的預(yù)測，地球年平均氣溫會下降10攝氏度左右，北極地區(qū)會下降12攝氏度左右。專家預(yù)測這樣的寒冷氣候會持續(xù)6到10年，然后才逐漸恢復(fù)正常。
地球上的超級火山
1.多巴超級火山（位于蘇門答臘島）
2.黃石超級火山（位于美國黃石公園正下方）
3.長谷超級火山（位于美國加利福尼亞東部中心長谷河谷）
4.陶坡超級火山（位于新西蘭）
5.瓦勒斯超級火山（位于美國新墨西哥州）
6.愛拉超級火山（位于日本南部的鹿兒島）
7.特納普超級火山（位于西伯利亞地區(qū)）
破火山口
破火山口（也稱火山臼）通常是由于火山錐頂部（或一群火山錐）因失去地下熔巖的支撐崩塌形成，是比較特殊的一種火山口。猛烈的爆發(fā)除了形成破火山口外，還使火山的高度大大降低。如坦博臘火山爆發(fā)，產(chǎn)生了一個直徑12公里的破火山口，并且海拔高度也隨之降低了1400米。外形為碗形的凹地，其直徑為數(shù)百米至數(shù)公里不等。著名的例子是美國黃石國家公園的黃石復(fù)式破火山口及日本的阿蘇火山。其英文名的語源為西班牙文Caldera，意指罐子或大鍋子。
分類
依Howel Williams與T.A. Jaggar的分類法，可將火山臼形成原因分成三類
1. 噴發(fā)火山臼（Explorsion calderas）單純因噴發(fā)造成的火山臼
2. 沉降火山臼（Subsidence calderas）單純因沉降形成的火山臼
3. 復(fù)式火山臼（Composite calderas）由噴發(fā)后沉降所產(chǎn)生的火山臼
成因
火山臼的面積大，直徑通常達到數(shù)哩甚至數(shù)十哩；以往多認(rèn)為火山臼的成因是由于猛烈的火山噴發(fā)作用（超級火山）所形成，但新的研究顯示陷落才是主因。Howel Williams認(rèn)為部分鍋狀火口是純粹由火山爆發(fā)所形成，稱為噴發(fā)火山臼，不過這類的火口臼甚少且面積也較小。
無論火山的形狀為為何，最初的形成原因全都是由噴發(fā)作用開始，但是大量噴發(fā)之后導(dǎo)致火山錐下方空虛，引起火山錐頂陷落使得火山噴發(fā)口擴大，進而使得火山口的范圍更加擴增，也因此許多火山臼都是先因噴發(fā)作用而后再由陷落導(dǎo)致的雙重作用所形成，也因此有學(xué)者認(rèn)為此說法應(yīng)該稱做“爆發(fā)陷落說” (Explosion-collapse theory)；另有少數(shù)火山臼可能是單純因沈降作用而成，在此沈降發(fā)生的前后并未伴隨發(fā)作用，例如夏威夷群島上的莫納洛亞火山口及吉勞亞火山口都是純粹因為巖漿柱往下方低降導(dǎo)致較上地層陷落而造成，也因此火山口周圍通常會發(fā)現(xiàn)斷層崖壁，并且逐漸層移使火山口周圍的崖壁陷落并擴大，之后就形成大型的火山臼；而在沉降火山臼之中有一種較為特殊的形式，稱為鍋狀沉降（Cauldron subsidence），倘若有一塊接近圓形的巖塊沉落陷入巖漿穴當(dāng)中，使下方巖漿受到上方壓力而沿圓形周圍的裂隙垂直竄升，冷卻之后造成環(huán)狀巖墻，因此鍋狀的火山口通常伴隨著被被蝕的環(huán)狀巖墻構(gòu)造。
