發現火山
1870年八九月份，人類在美國的黃石國家公園進行了一次重大的探險活動。作為美國軍隊護航的首領，30歲的陸軍中尉古斯塔夫·多恩(Gustavus C.Doane)跟隨探險隊進入黃石位於懷俄明州的領地。當他登上黃石河上海拔3122米的沃什伯恩山(MountWashburn)往南看時，發現落基山脈似乎缺失了什麼東西，方圓數英里都是平地，只在遠處有山脈將中間的平地包圍，形成一個巨大的森林地盆。對這種現象多恩只想到一種解釋：“這個巨大的盆地曾是某個死火山的火山口。”
他說得沒錯，美國這個最古老、最著名的國家公園不偏不倚地坐落在地球最大的火山群上，黃石國家公園本身就是一座火山。
上世紀60年代，美國地質調查局的鮑勃·克里斯蒂森(Bob Christiansen)在研究黃石國家公園火山史時覺得很困惑，他找不到公園的火山口在什麼地方。他覺得多恩中尉指出的那個缺口，肯定是被炸出來的，但是要在山裡炸出約100公里寬的地方，肯定是一件非常巨大的事情。
事情過了20年，他的困惑才解開。上世紀80年代，美國航空航天局為拍攝月球設計了一種紅外攝影設備，需要先在地球上空拍攝以測試它的性能。專家們決定在黃石公園進行試驗，他們對黃石地區進行了空中拍攝，以測試這些新型的高空照相機。一位考慮周到的官員把一些照片交給了公園管理局，認為它們可以懸挂在某個遊客中心。當克里斯蒂森看到這些照片時，立刻意識到他沒有找到火山口的原因，因為這個火山口大到無法想象，無論從地面上的任何角度觀測，都無法窺其全貌。
照片顯示，黃石超級火山口長85公里，寬45公里，深約0.67公里。而黃石公園從北到南101公里，從西到東87公里。也就是說，黃石國家公園很大一部分面積是坐落在火山口上。
黃石火山是一種特殊的火山。正常的火山外貌很明顯，比如盾狀的夏威夷冒納羅亞火山群、錐狀的富士山，前一種是因為高流動性的玄武熔岩平靜流出而形成的，后一種是噴發出的物質堆積在火山口周圍形成的。除此之外，還有一種沒那麼有名、並不造山的火山。
英國倫敦大學本菲爾德格雷格災難研究中心教授比爾·麥格(Bill McGuire)說：“許多超級火山都不是典型的山丘狀結構，它們往往藏身在巨大的、坍塌的盆地中，超級火山的熔融岩漿很難被監測出來。”這種火山的威力能大到一瞬間破土而出，留下一個沉降式大坑，即破火山口。這種低調卻威力強大的火山一旦爆發，地幔下方的岩漿會衝破地殼，沿着縫隙噴涌而出，地下的岩漿被掏空，導致火山頂部失去支撐而塌陷，形成一個凹進坍塌盆地中的巨型破火山口(caldera，西班牙語“坩堝”cauldron的衍生詞)。
當時，人們不知道怎樣稱呼這個巨大的火山。之前科學家習慣用火山爆髮指數來衡量火山的威力，黃石火山是爆髮指數達到8的火山。1815年印度尼西亞坦博拉火山猛烈大噴發，造成直接死亡人數約1萬人，次年全球氣候異常，8.2萬人死於後續的飢荒和疫病。這次大噴發成為有史以來對氣候影響最大的火山噴發，但火山爆髮指數也剛達到7。如果指數達到8的話，能量將是坦博拉火山噴發的十幾倍，就像數百萬顆原子彈爆炸，給地球造成的災害將是毀滅性的。
2000年，英國BBC廣播公司拍攝了一部關於火山的紀錄片。在形容火山爆發的規模時，製片方創造了“超級火山”這個詞。沒有任何噴發可以和超級火山噴發來比較，《萬物簡史》一書的作者比爾·布萊森寫道：“要是你把喀拉喀托火山噴出的物質比作高爾夫球，那麼黃石火山最大一次的爆發物質像個大球，你完全可以躲在後面將其作為藏身之地。按照這個比例，聖海倫斯火山噴出的物質不過是一粒豆子。”喀拉喀托火山噴發是近代著名的一次火山噴發，發生在1883年，奪走了3.6萬條人命，發出的轟隆聲在全世界迴響了9天，使遠在英吉利海峽的海水晃了半天。而1980年聖海倫斯火山噴發是20世紀以來地球上規模最大的火山噴發之一，造成60多人死亡，將390平方公里土地變成不毛之地。
可以想象，黃石火山以往在某個時刻噴發時，已經把這片土地炸得七零八落。
一座活火山
克里斯蒂森現已退休，他之前對BBC說：“每年有數百萬人來到黃石公園，觀賞壯麗的景色和野生動物，很明顯大多數人都沒有意識到他們站在一個沉睡的巨人身上。”直到電影《2012》上映之前，很多美國人也沒有意識到這座巨大的火山。
事實上，黃石國家公園成立之後的幾十年，專家才意識到多恩中尉說錯了，黃石其實是一座活火山。
上世紀50年代，一個名叫弗朗西斯·喬·博伊德(Francis Joe Boyd)的哈佛學生對他在黃石公園發現的凝灰岩產生了興趣。這是一種火山灰因熱和壓力凝結而成的岩石，他當即就意識到這是地質年代很近的一次噴發碎屑留下的痕迹。1965年，克里斯蒂森發現第二處明顯的凝灰岩，第二年他和同事又發現了第三處。通過鉀－氬測年法，他們判斷這三處凝灰岩是三次火山大爆發的產物。每一次爆發都留下了一個巨大的噴火山口，第三次噴發埋葬了前兩次噴發的大量遺迹。
科學家們由此推算出黃石超級火山的噴發事件。第一次噴發是在1650萬年以前，之後它噴發了大約100次，有研究的只有最近三次，分別是210萬年前、130萬年前和64萬年前。
210萬年前的黃石火山噴發堪稱地球上五大火山噴發之一，也是黃石超級火山可考史上爆發最強大的一次，是最近一次噴發的兩倍。但是，火山噴出的岩漿量達到2450立方公里，形成的破火山口至今超過100公里，產生的火山灰足以把紐約州埋在20米的深處，或者把加利福尼亞州埋在6米的深處，整個美國一半面積都被覆蓋。
距今130萬年前，黃石火山再度蘇醒，此次爆發在最近的三次爆發中威力最小，但同樣具有毀滅性。爆發造就了黃石國家公園西側島公園之內的亨利福克破火山口，並且形成了另一片廣泛分佈的凝灰岩。
最近的一次爆發距今64萬年，由於距離最近，所以科學家掌握的資料相對比較充足。科學家推算，當時黃石火山噴出的灰柱升上了3萬米的高空，散落到地面的火山灰覆蓋了整個美國西部直到墨西哥灣的廣闊地區。火山碎屑物，包括濃厚致命的塵霧、岩石和氣體，以及被加熱到800攝氏度高溫的致命濃煙，化作滾滾灰色雲團橫掃大地，用數百米厚滾燙、沉重的碎屑填滿整條整條山谷。這次噴發造就了80公里長、55公里寬的破火山口，破火山口塌陷陡壁高度在50米以上，噴發物體積達到1000立方公里，噴進大氣的火山灰在遠離黃石的愛達荷州、路易斯安那州和加利福尼亞州都可見。這次爆發所產生的噴發物覆蓋了周圍1萬平方公里的土地，也覆蓋了原來的兩個火山口，形成了現在我們所知的這個超級大的破火山口。
為什麼是黃石？
黃石公園內有上萬個噴出熱水和熱氣的孔穴，還有200多處間歇泉，這意味着黃石公園底下存在一個巨大的岩漿囊。岩漿囊是火山底下充填着岩漿的區域，是地殼或上地幔中岩漿相對富集的地方，類似於石油礦藏，岩石孔隙中充滿了高溫流體。
每當漂浮在上面的板塊經過時，下面的熱柱就會把上面的板塊部分融化成岩漿，形成岩漿囊。因為黃石火山蘊藏在北美大陸板塊的內部，所以當板塊緩慢地飄過岩漿囊的時候，岩漿的巨大熱量會融化板塊上的岩石，使大陸板塊越來越薄，它下面滾燙的岩漿卻逐漸增多，岩漿囊離地表越來越近。對於鋼筋水泥而言，地殼板塊幾乎牢不可破，但是對地球內部的高溫熔岩而言，地殼板塊不堪一擊。
當數萬年過去后，如果岩漿囊上空的地殼出現裂縫，岩漿就找到了通往上層的通道。這時岩漿囊里的壓力會通過裂縫釋放，溶解在岩漿囊里的各種氣體也會大量逃逸出去形成爆炸，正如打開一瓶猛烈搖晃的可樂。
為了弄清這個岩漿囊有多大，猶他大學的火山專家鮑勃·史密斯(Bob Smith)用地震波方式進行測量。地震發生時產生的餘波會穿越地球，地震波通過熔岩的速度比通過岩石慢，透過地震儀顯示的不同震波抵達時間，可以計算和繪製岩漿囊的大小範圍。
他用地震儀組成了一個檢測中心，由22個檢測中心構建成一個全方位的網絡，所有數據都會傳到猶他大學的中心記錄設備中以供分析。他說：“地震檢波器網絡就像一個天線，你通過聆聽進入天線的地震波，就能檢測到來自地球內部的事情。”這有點像CT掃描，通過透過人體組織的X射線來建立你身體內部結構的三維圖像。實驗結果超過了之前所有的預測，這座破火山口下面的岩漿囊長80多公里，寬40多公里，和黃石火山口的大小差不多；距離地表最淺處約8公里，最深處約16公里，體積大約有2萬～2.5萬立方公里，裡面融化的岩石只有10%～30%，剩下的物質都是炎熱的固體。 |
發表於 2015-1-23 10:59 PM
| 