科学家们合作分析了玻利维亚“僵尸”火山乌图伦库的内部工作原理。通过结合地震学、物理模型和岩石组成分析,研究人员识别出乌图伦库不安的原因,缓解了人们对即将喷发的恐惧。
在中央安第斯山脉深处,有玻利维亚的“僵尸”火山乌图伦库——之所以称之为“僵尸”,是因为尽管技术上已死(上次喷发为25万年前),它仍然显示出不安的迹象,包括地震和气体喷发。这种不安表现为一种“索姆布雷罗”变形模式,火山系统中心的土地上升,周围区域下沉。
对当地居民而言,评估乌图伦库喷发的潜在开始和严重程度至关重要,因为这可能导致广泛的破坏和生命威胁。然而,到目前为止,对于持续的火山不安仍没有解释。科学家们认为,理解这一点的关键在于可视化岩浆和气体在火山下的移动方式。
这项新研究借助中国科技大学、牛津大学和康奈尔大学的专业知识,利用从超过1700次地震事件中检测到的信号,对乌图伦库浅层地壳的管道系统进行了高分辨率成像。根据研究结果,乌图伦库的“僵尸”般不安源于火山口下方液体和气体的运动,即将喷发的可能性较低。
火山管道系统是一种复杂的流体和气体混合物,存在于岩浆储层和热水系统中。先前的研究表明,乌图伦库坐落在世界上已知最大的岩浆体之上,即阿尔蒂普拉诺-普纳火山群,并且一个活跃的热液系统将该岩浆体与地表相连。但尚不清楚流体是如何通过该地下系统移动的。
研究团队利用地震成像技术,这是一种类似于医学成像方法的火山内部成像方式。地震波在不同材料中以不同速度传播,从而提供了乌图伦库内部工作三维的高分辨率见解。他们结合了系统的物理性质分析,包括岩石成分,以更好地理解地下火山系统。这项详细分析找出了地热加热流体可能上升的路径,并展示了液体和气体如何在火山口正下方的储层中积累。研究团队认为,这可能是火山系统中心变形的最可能原因,真实喷发的风险较低。
共同作者、牛津大学地球科学系的迈克·肯达尔教授表示:“我很高兴能参与这一真正国际性的合作。我们的结果显示,如何利用地球物理和地质方法相互关联来更好地理解火山及其带来的危害和潜在资源。”
共同作者、中国科技大学地球与空间科学学院的张海江教授表示:“理解乌图伦库火山系统的解剖学,得益于研究团队的专业知识。这使我们能够结合多种先进的地球物理成像工具以及岩石性质及其与流体的相互作用建模。”
共同作者,康奈尔大学的马修·普里查德教授补充道:“本文中的方法可以应用于超过1400座潜在活火山以及数十座像乌图伦库这样未被认为活跃但仍显示生命迹象的火山——其他潜在的僵尸火山。”
研究团队希望,未来利用地震学和岩石学特性的联合分析进行类似研究,可以用来观察其他火山系统的解剖学。