地球的最新秘密

在长达几个世纪的沉寂后，冰岛雷克雅内（Reykjanes）半岛在 2021 年终于迎来了新动向。

位于冰岛西南部低地的裂缝法格拉达尔（Fagradalsfjall），于 2021 年 3 月裂开，并喷发出岩浆。当时的震群很剧烈，大约出现了 5 万次左右的震荡，有些可以达到 4 级以上。地球因此震动了数周，许多冰岛人都处于一种紧张状态，并做好了迎接某种喷发的准备。

当熔岩最终从相对空旷的格尔丁达鲁尔（Geldingadalur）地区的地洞中涌出时，那种紧张和烦躁就转而变成了深深的迷恋。科学家和游客开始涌向这片地区，想要见证地壳最新的部分的形成。

对地质学家来说，极为难得的是，由于风很快就将有毒气体吹散，熔岩相对缓慢地流动，他们得以从喷发的一开始就走近熔岩并取样。他们测量了喷发前 50 天的熔岩和火山气体，获得了近实时变化的岩浆补给数据。

就在科学家以为他们已经接近弄清这些火山的模式之时，他们却迎来了一个巨大的惊喜。在对这里的岩浆取样时，他们发现了一个远比先前认为的更动态的过程。新研究已于近日发表在《自然》上。

一万年 " 压缩 " 进一个月

在针对火山的调查中，研究人员通常希望找出岩浆起源于多深的地幔，它在喷发之前储存在地表之下多远的位置，以及在喷发前和喷发期间的储库中都发生了什么。

类似这样的问题虽然都看起来相当基本，实际上却是研究火山的专家目前面临的一些最大挑战。因为喷发不可预测，并且伴随着危险和极端的条件，许多活跃的地点都地处偏远，难以接近，这些都给研究带来了巨大困难。

先前的一些假设认为，岩浆房会随着时间的推移而慢慢被填满，岩浆充分混合，接着在喷发的过程中排出。由于这是两个相对明确的步骤，研究人员并没有期望看到岩浆的化学成分在流出时发生重大的改变。

这也是科学家在夏威夷基拉韦厄火山观察到的情况。那里的喷发持续了多年，随着时间的推移只出现了微小的变化。

但问题是，在冰岛，一些关键的化学指标的变化率要高出 1000 多倍。在一个月内，法格拉达尔火山喷发所显示的成分变化比基拉韦厄火山喷发在几十年内所显示的还要多。在这次喷发中，第一个月内采样的化学成分的总范围，覆盖了过去一万年间在冰岛西南部喷发过的全部范围。

一台 " 熔岩灯 "

科学家认为，这种变化是随后一批批的岩浆从地幔深处流入这处岩浆房的结果。

我们可以想象一台熔岩灯，底部放着一颗发热的灯泡，加热着一颗熔岩球，这颗球上升，冷却，然后下沉。

地球的地幔（也就是从地核顶部到构造板块下方）的运作就很像一台熔岩灯。随着热量导致地幔的一些区域上升，形成地幔柱，并上浮到表面，来自这些地幔柱的熔岩在岩浆房中积聚并结晶，气体通过地壳逃逸，压力不断累积，直到岩浆找到一个逃逸的途径。

研究人员在如论文中详细描述了喷发的细节。在最初的几个星期里，喷发的是如预期所料的 " 贫化 " 型岩浆，这类岩浆一直积聚在地表之下约 16 千米的储库中。

但到了 4 月，有证据表明，岩浆房被更深的、具有不同成分的 " 富集 " 型熔体所充填，它们来自冰岛之下的上涌地幔柱的不同区域。这种新的岩浆具有较少改性的化学成分，而镁的含量更高，二氧化碳气体的比例也更高，这说明，从这种较深的岩浆中逸出的气体更少。

时间来到 5 月，岩浆流中主要的岩浆是更深的富集型。这种在一个地幔柱供给的热点地区的岩浆成分的快速而极端的变化，先前从未被近实时地观察到。

新的研究表明，新的岩浆可以流入深层储库，并与现存的岩浆迅速混合，所需时间甚至不到 20 天。

一次宝贵的机会

在 2021 年法格拉达尔火山喷发之前，冰岛雷克雅内半岛的上一次喷发已是 8 个世纪之前的事。或许，这种新的活动标志着冰岛西南部一个可能长达几个世纪的新火山周期的开始。

一些科学家表示，这些成分的变化或许没那么罕见，只是在如此早期阶段对喷发进行采样的机会相对来说很不常见。

对研究人员而言，他们通常缺乏大多数火山喷发的第一阶段的记录，因为这些记录往往会被后期的熔岩流所掩盖。而这个项目让他们第一次看到了一种被认为是可能的、但从未被直接目睹的现象。

这一结果为如何建立世界各地的火山模型提供了一项关键约束，但目前还不清楚这一现象是否具有代表性，或者它在引发火山爆发中发挥了怎样的作用。

这也是一则很好的提醒，地球仍有许多秘密，我们了解的并不是火山喷发的全部故事。