晶體保存火山隱秘歷史

參考消息網9月23日報道 據澳大利亞“對話”網站9月10日報道，晶體裡藏着火山的隱秘歷史和未來噴發的線索。

想象一下，你有一個水晶球，它能顯示火山下一次噴發的時間。對於世界上生活在活火山附近的數億人口來說，這將是一個極爲有用的裝置。

事實證明，某些晶體的確能幫助我們預測火山噴發。這些晶體是熔岩從地球深處向地表移動時產生的。

藉助日益先進的科學方法，我們可以從這些晶體中提取火山的隱秘歷史——過去噴發的原因、地點和時間。

這些歷史記錄有助於我們解讀，火山不穩定的跡象(例如岩漿向地表移動引發的地震)是否會導致火山噴發。

岩漿是爲火山噴發提供動力的超熱熔岩，產生於地表下數十公里的地幔中。

岩漿在上升到地表的過程中，可能會在沿途的不同儲層中停滯，並沿着複雜的路徑到達最終噴發地。岩漿在上升的同時也會冷卻，產生微小的晶體。這些晶體在岩漿噴發過程中被帶到地表。

當岩漿到達地表時，可能會流動併產生熔岩，也可能爆炸併產生被稱爲“火山碎屑”的碎塊。一旦熔岩和火山碎屑冷卻下來，就會形成含有來自地球深處晶體的火山岩。

我們珍貴的“水晶球”在到達地表和噴發這一複雜、炙熱的過程中倖存下來，保留了對在火山內部“所見”一切的記憶。

晶體的外觀因構成它們的礦物而異。例如，綠色橄欖石在夏威夷熔岩中很常見，而在位於澳大利亞昆士蘭州與新南威爾士州交界處的特威德火山的熔岩中，白色斜長石可能像一塊巧克力那麼大。

對於瞭解火山而言，有一種礦物非常重要，它叫斜輝石。其形成的黑色晶體閃閃發光，蘊藏着特別珍貴的信息。

斜輝石晶體通常很小，只有沙粒那麼大。但在顯微鏡下，它們可以顯現驚人的生長特徵，這些特徵記錄了火山在噴發前內部發生了什麼。

斜輝石晶體在內部同心區域內逐漸生長，就像樹木年輪一樣。正如樹木年輪記錄了氣候變化一樣，如果火山內部的岩漿環境發生變化，晶體不同環區的化學成分也會發生變化。

晶體邊緣的最終生長區尤爲重要，因爲它可以告訴我們，火山噴發是否由從深處上升的新岩漿引發。我們甚至可以通過測量晶體在火山內部時化學變化的模糊程度，來估算岩漿到達地表通常所需的時間。

這些信息對未來的火山監測至關重要，因爲我們往往可以根據地震或火山釋放氣體化學成分的變化，來判斷火山地下深處何時有新岩漿上升。如果我們知道在火山噴發前會出現新岩漿，就能發出預警。

斜輝石晶體還可以在不同方向生長出不同成分，這爲我們提供了更多線索。這就是所謂的扇形分區，看起來就像晶體內部的沙漏。

它之所以有用，是因爲它告訴我們晶體生長得相對較快。這表明，岩漿在噴發前經歷了複雜的活動，例如與其他岩漿混合、對流、上升或釋放氣體。在監測活火山時，我們可以在地表尋找這些過程的間接跡象，以確定火山是否會噴發。

同樣重要的是，確定火山內觸發噴發的事件的發生位置。這可以告訴我們，地震或變形的深度是否特別預示着火山即將噴發。

斜輝石晶體的化學成分也有助於我們瞭解結晶時的壓力條件，這可以讓我們瞭解地表下岩漿的儲藏深度。

測量這些微小晶體的化學變化需要開展一些複雜的實驗室工作。我們使用的工具包括：向火山晶體發射的細如髮絲的激光，或者設在墨爾本等地的大型粒子加速器發出的同步輻射光，這些光可以聚焦成像細菌一樣小的光束。

這種微觀尺度的分析幫助我們從火山晶體中提取岩漿的秘密，重建火山的內部解剖結構，就像我們打開了一間玩具屋。（編譯/劉白雲）