地质学家埃尼科·巴里正准备在冰岛的一座古火山上吃午饭,此时他突然收到了一封电子邮件。是他的助手发来的,助手告诉他,距离他不远的雷克雅内斯半岛火山再次喷发。

 冰岛
打开网易新闻 查看精彩图片
冰岛

沉睡八百年的火山苏醒了

隶属于冰岛大学的巴里团队正计划采集冰岛过去喷发的岩石样本。来得早不如来得巧,一座休眠多年的火山恰好喷发,他们决定过去看看。到达现场时,距离雷克雅内斯半岛火山喷发才过了几个小时,熔岩喷涌而出,蜿蜒流过梅拉达利尔山谷。

雷克雅内斯半岛火山已经休眠了八百多年,但到了2021年,这个巨人苏醒了,喷出了长达6个月的熔岩。到了2022年8月,它又开始行动了。

对于巴里团队来说,这样的火山喷发是调查地球深层部分的绝好机会。这给人们看到的冰岛景观是如何形成的提供了很多启示。在雷克雅内斯半岛火山2021年的喷发中,研究团队发现了熔岩的奇妙性质。

这些熔岩看起来像是从形成的地幔(夹在地壳和地核之间的层)直接被推到地表,几乎没有任何变化。但是,随着喷发的进行,熔岩的化学性质发生了很大的变化。

“说实话,这出乎我的意料。”正在研究此次火山喷发的巴里说到,“这里发生了一些非常有趣的事情。”

巴里团队对这次喷发的最初分析表明,熔岩的组成与2021年喷发结束时流出的熔岩虽然不完全相同,但非常相似。巴里团队为了确认是否会再次发生奇妙的变化,正在努力采集更多的样本。

打开网易新闻 查看精彩图片

(聚集在雷克雅内斯半岛观看火山新喷出的熔岩的游客。虽然可以在保持安全距离的情况下观赏火山喷发,但专家警告说,不要靠得太近,而且要戴上防毒面具。)

为什么冰岛这么特别?

雷克雅内斯火山的熔岩确实很奇怪,但冰岛在地质学上的异常并不是现在才开始的。冰岛最初是如何形成的,长期以来一直是一个谜。

冰岛位于两个板块分离的海岭和灼热的上升流到达地表的地方,这两种强烈的地质学现象相互交汇的地方。2500万年前,当这两股力量结合在一起时,其压倒性的能量终于喷发出来,这奠定了冰岛形成的基础。

距离上次雷克雅内斯火山爆发还不到1年,这意味着长期沉睡的半岛火山可能正在逐渐苏醒。该地区的火山喷发以1000年为周期发生,因此前几天的喷发可能是今后数十年内火山活动(以及进行科学研究的机会)的前兆。

打开网易新闻 查看精彩图片

(从冰岛雷克雅内斯半岛的地表喷出的熔岩,可能是从比世界各地的火山都更深的地下岩浆堆中冒出来的。)

冰岛是世界上唯一中洋脊向海上突出的地方。大洋中脊又称为中央海岭,是指贯穿世界四大洋、成因相同,特征相似的海底山脉系列。中脊是世界各大洋中央的海底山脉,沿着缓慢移动的板块裂缝,全长约6万4000公里。在冰岛,由于北美板块和欧亚板块在此地碰撞并互相拉扯,从下面熔化的岩石不断涌出并喷发到冰岛地表。

但是,板块并不是沿着一条直线离开的。海岭上形成了好几个支脉,雷克雅内斯半岛就位于这些复杂的结合部上。

在2021年的火山喷发中,科学家们看到了雷克雅内斯熔岩的化学性质在最初的几周内发生了巨大的变化。

冰岛大学的地球化学家爱德华·马歇尔说,他从未见过如此迅速的变化。马歇尔表示,这种现象可能是由岩浆与第二种来源混合造成的,但这种来源的组成尚不清楚。“不管怎么说,这种感觉仍然很奇妙。”

打开网易新闻 查看精彩图片

两种力在冰岛相遇

过去冰岛的火山喷发说明其根源在遥远的中洋脊之下。其中一个特征是冰岛火山喷发中富含氦的同位素“氦3”。

地球岩石中的氦-3大部分是在地球形成时形成的。氦-3堆积的地方很有可能现在还在地幔深处。如果那里是供给源的话,那就可以解释冰岛熔岩的化学性质了,它是由灼热的岩石形成的岩浆拉到地表上的。幔柱大概已经到达了这颗行星的核心附近。

格陵兰海岸地带的岩石表明,在幔柱形成的约6000万年前,格陵兰南部沿岸曾经历过高温天气。之后,与板块一起移动的中洋脊在约2500万年前到达了岩壁的上部。在这两股地质力量邂逅后不久,冰岛诞生了。

尽管如此,科学家们仍在为了解这个地质结合点是如何形成的以及冰岛奇妙熔岩的具体情况而努力。围绕冰岛熔岩的另一个特征氧同位素“氧18”,人们展开了长达半个世纪的争论。不知为何,冰岛喷出的熔岩中氧气18的含量很低,但原因尚不清楚。

一些研究人员认为,冰岛的熔岩是在临近喷发被向上推的时候被地壳污染的。因为在很多情况下,地壳上氧18的痕迹很少。

马歇尔说:“这种现象在其他海洋岛屿上是看不到的,只有冰岛存在。那么,为什么冰岛这么特别呢?”

打开网易新闻 查看精彩图片

幔柱是古代地壳的坟墓?

为了寻找答案,丹麦哥本哈根大学的地球化学家玛雅·巴·拉斯穆森带领的团队将目光转向了橄榄石这种矿物。由于这种矿物是在岩浆冷却的早期阶段形成的,所以在地表附近不会受到地壳的污染,有可能将熔岩的科学性质封存在内部。

研究小组测定了冰岛各地历史上喷发形成的橄榄石结晶中所含的氧同位素。由此可见,喷出的橄榄石不仅是从地下深处运来的,而且已经带有与地壳极为相似的氧气痕迹。

拉斯穆森等人大胆推测道:“幔柱可能是远古时期沉入地幔底部附近的古代地壳碎片的墓地。”他们将这一结论出版在了2022年7月20日的《地球和行星科学通讯杂志》上。

打开网易新闻 查看精彩图片

(印度尼西亚西部的锡纳朋火山。经过约400年的休眠,2010年8月,随着火山喷发从沉睡中苏醒。)

过去的研究也提出过类似的情况,但通过这次的详细调查,拉斯穆森等人发现了一些有趣的相关关系。在被认为是中洋脊移动到地壳上方的2500万年前,再次被地幔吸收的古老地壳的化学痕迹正在增加。这种化学变化是否与奠定岛屿基础的火山活动的活跃化有关呢?还是说,这只是偶然?

“我无法明确说明是哪一种引起了什么。”拉斯穆森补充说,他对这种巧合很感兴趣。

关于氧同位素少得出奇的冰岛熔岩的争论将会持续下去。瑞典乌普萨拉大学的地球化学家瓦伦丁·特罗说,由于目前还没有方法能够准确地测定橄榄石结晶的形成深度,所以关于其化学痕迹的起源还存在一些模糊的部分。

此外,当古代的地壳再次被地幔吸收时,会发生什么变化,以及地核边界附近岩石的力学等问题,目前还无法得出统一的结论。

但有一点是确定的,那就是冰岛地下正在发生某种有趣的事情。火山喷发没有马上停止的迹象,熔岩还在继续喷涌。

即使火山喷发暂时平息了,正在觉醒的雷克雅内斯火山也许正在地下深处准备再次喷发。而且,每次喷发都会流出闪耀的熔岩红色的河流,会带来更奇妙的发现吧。

打开网易新闻 查看精彩图片