揭秘火山爆发的原因——深海温度的变化

据报道，今年1月发生在亨加汤加-亨加哈阿帕伊（ Hunga Tonga-Hunga Ha’apai ）火山的灾难性爆炸是地球上30年有记录以来最大的一次喷发。它将一股火山灰喷向天空，使得汤加群岛这个岛国被火山灰笼罩，在远至阿拉斯加的地方都能听到音爆声，海啸的巨浪冲过太平洋。

虽然汤加群岛的火山喷发威力强大但时间短暂，去年西班牙加那利岛拉帕尔马（ Canary Island of La Palma ）的康伯维哈（ Cumbre Vieja ）火山喷发的威力要小一些，但持续了将近三个月。

虽然两次喷发有所不同，但都在提醒我们所有人，大自然具有强大的破坏性。更好地了解我们脚下深处发生的自然过程可能会使预测火山爆发的可能性更准确。

汤加火山下的温度差异

这是ESA的科学社会3D地球项目 （ ESA’s Science for Society 3D Earth project ）的目标之一，在该项目中，一个国际地球科学家小组联手开发了一个最先进的岩石圈全球模型，这是一个描述地球脆性地壳、上地幔的顶部和深达400公里的岩石圈上地幔的术语。该模型结合了不同的卫星数据（如 ESA GOCE 的重力数据），以及现场观测（主要是地震断层扫描）。

在他们的模型中显示了地球上地幔的温度差异（或者说是热结构差异），研究人员可以看到这些火山会在某个时候爆发。然而，准确预测何时会发生这种情况更加困难。

来自马德里康普顿斯大学（ Complutense University ）的哈维尔·富利亚（ Javier Fullea ）说：“我们的 WINTERC-G 模型使用原位断层扫描和 GOCE 卫星重力数据，显示了亚速尔群岛羽流的一个分支。从地表向下400公里的深度，在上地幔的底部，可以看到它。羽流向东南流向马德拉岛和加那利群岛，围绕着北大西洋非洲边缘下方的冷地幔。”

拉帕尔马火山下的升温

“在全球范围内，我们看到汤加火山位于汤加板块俯冲形成的后弧盆地中。后弧火山与冷板有关，当板坯滑入地幔时，冷板被地幔融化。”来自英国剑桥大学（ University of Cambridge ）的谢尔盖·列别杰夫（Sergei Lebedev）补充说：“从这些模型和地震断层扫描中，我们看到结构从加那利群岛的深处升起。这些异常反映出热物质上升到了地球表面，被称为热点或羽流，是地表火山的恒定来源。”

“汤加火山的起源是不同的。它是汤加-克马德克弧线的一部分，太平洋构造板块的边缘潜入澳大利亚板块之下。在这里，我们的成像显示了倾斜的太平洋板块上方含水的、部分熔融的岩层，它们为弧上的火山提供了水源。”

但这些热异常从何而来？

答案甚至复杂，深度约为2800公里，并且与核心 – 地幔边界的结构有关：大低地震速度省（LLSVPs）。这些突出的大陆大小的结构似乎对表面的行为方式产生了很大的影响。

答案在更深的地方，大约2800公里的深度，与核心-地幔边界的结构有关: 大-低地震速度省(LLSVPs)。这些突出的大陆大小的结构似乎对表面的行为有很大的影响。

答案在更深的地方，大约2800公里的深度，与核心-地幔边界的结构有关： Large-Low Seismic Velocity Provinces (LLSVPs) 。这些突出的、大陆一般大小的结构似乎对地表的行为有很大的影响。

来自挪威地球进化动力学中心（ Centre for Earth Evolution Dynamics ）的克林特 · 康拉德（ Clint Conrad ）说：“地幔中的气流（驱动板块构造的对流单元）与主要的地幔柱位置之间存在联系。沿着核-地幔边界的流动将羽流物质推向 LLSVPs ，形成羽流。在模型中，这种流动是由两个 llsvp 周围的下涌板驱动的。例如，加那利群岛（ Canary Islands ）就位于非洲 LLSVP （ African llp ）的边缘之上。”

然而， LLSVP 的确切起源和积累仍然难以捉摸。在最近的4D地球科学会议（ 4D Earth Science meeting ）上，人们使用卫星数据和地震模型讨论了替代的概念和想法，希望在不久的将来对地球内部进行更详细的研究。

来自代尔夫特理工大学（ TU Delft ）的巴特·鲁特（ Bart Root ）是此次活动的组织者之一，他总结道：“很明显，我们需要一种多学科交叉的方法，将不同类型的卫星数据与地震数据结合起来，以一种共同的方式来研究地球深层内部的确切结构。”

GOCE

ESA 的迭戈·费尔南德斯（ Diego Fernandez ）指出，“我很高兴地看到，ESA 的未来社会科学项目正在产生成果，这将进一步提高我们对事件的本质理解，就像我们刚刚在拉帕尔马和汤加群岛看到的那样。值得注意的是，来自 GOCE 卫星的数据一直是这项研究的关键。 GOCE 以极其详细和精确的方式绘制了地球重力场的变化，并于2013年在轨道上完成了任务——科学家们仍然依赖这些数据。这是我们的卫星任务带来的益处的另一个例子，远远超出了它们在轨道上的寿命。