重新唤醒的汽船间歇泉是否是爆炸性黄石火山爆发的预兆？

2019年黄石国家公园诺里斯间歇泉盆地的汽船间歇泉喷发。间歇泉的首次记录活动是在1878年，此后一直关闭和偶尔打开，一次连续50年没有爆发。由于尚不清楚的原因，它在2018年经过三年半的中断后重新激活。

汽船间歇泉的分析还发现了柱高与储层深度之间的关系。

当黄石国家公园的汽船间歇泉（其喷水量高于世界上任何活跃的间歇泉）在经过三年半的休眠期后于2018年重新唤醒时，有人推测这是周围间歇泉盆地可能爆发的火山爆发的先兆。这些所谓的热液爆炸会把泥土，沙子和岩石扔到空中，释放出热蒸汽，危及生命。 2019年12月在新西兰白岛发生的此类爆炸造成22人死亡。

地质学家研究间歇泉的一项新研究将冷水注入了这个想法，几乎没有发现地下岩浆运动的迹象，而这是喷发的先决条件。间歇泉位于美国最大，最具活力的火山口之外，但在过去的7万年中没有发生过大喷发。

加州大学伯克利分校地球与行星科学教授迈克尔·曼加（Michael Manga）表示：“热液爆炸（基本上是热水，因为它与热岩石接触而爆炸）是黄石公园的最大危害之一。” 。“它们有问题的原因是它们很难预测；目前尚不清楚是否有任何前体可以让您提供警告。”

他和他的团队发现，在间歇泉重新活化之前，间歇泉周围的地面上升并且地震活动性有所提高，并且该地区目前向大气中散发了更多的热量，但盆地中没有其他休眠间歇泉重新开始，温度也随之升高。推动汽船喷发的地下水并未增加。此外，在经历了高强度地震活动之后，除了2018年开始的汽船喷发之外，没有发生其他喷发事件。

“我们找不到任何证据表明会有大喷发。我认为这是重要的收获，”他说。

这项研究将于本周在美国国家科学院院刊上发表。

Manga研究了世界各地的间歇泉，并在自己的实验室中创建了一些间歇泉，他与同事一起回答了关于Steamboat Geyser的三个主要问题：为什么会重新唤醒？为什么周期如此变化，从3天到17天不等？为什么它喷得那么高？

团队找到了其中两个问题的答案。通过将美国，俄罗斯，冰岛和智利的11个不同间歇泉的柱高与爆发的水库的估计深度进行比较，他们发现水库越深，喷发的水位越高。汽船间歇泉的水库位于地下约25米（82英尺），具有最高的立柱-高达115米，即377英尺-而Manga在智利测量的两个间歇泉最低，其喷发量约为1米（3英尺） ）高出地下2和5米的水库。

他说：“实际上，您正在装满一个容器，达到一个临界点，将其清空，然后用尽了可能会喷出的液体，直到再次充满为止。”“越深入，压力就越大。压力越高，沸腾温度越高。水越热，它的能量就越多，间歇泉越高。”

为了探究Steamboat Geyser变率的原因，该团队收集了与109次喷发有关的记录，这些记录可以追溯到2018年重新启用。记录包括天气和溪流数据，地震仪和地面变形的读数，以及间歇泉爱好者的观察。他们还查看了汽船和其他九个黄石间歇泉的先前活跃期和休眠期，以及诺里斯间歇泉盆地的地表热发射数据。

他们得出结论，降雨和融雪的变化可能是造成可变周期的一部分，也可能是其他间歇泉的可变周期的原因。在春季和初夏，由于积雪和雨水融化，地下水压力将更多的水推入地下水库，从而提供更多的热水，使喷发频率更高。在冬季，水少时，较低的地下水压力会使水库重新注水的速度变慢，导致喷发之间的时间更长。他说，由于被推入水库的水来自比水库更深的地方，因此水在喷出水面之前已有数十年或数百年的历史。

十月，漫画的团队成员展示了水资源短缺和干旱对间歇泉的极端影响。他们表明，黄石的标志性“老忠实间歇泉”在13和14世纪完全停止了爆发约100年，这是基于在休眠期间在间歇泉周围生长的矿化黑松树的放射性碳定年。通常，水太碱性，温度太高，树木无法在活跃的间歇泉附近生长。休眠期与整个美国西部漫长而温暖，干燥的天气相吻合，称为中世纪气候异常，这可能已导致西方一些美洲原住民文明的消失。

曼加说：“未来气候变化将影响间歇泉。”

漫画和他的团队无法确定为何汽船间歇泉在经过三年零193天的不活动之后，于2018年3月15日再次启动，尽管该间歇泉比老忠实号更易变，通常每90分钟就会出现一次分钟。他们找不到确切的证据表明新的岩浆上升到间歇泉以下引起其重新活化。

他说，重新激活可能与内部管道的变化有关。间歇泉似乎需要三种成分：热量，水和二氧化硅制成的岩石-二氧化硅。由于间歇泉中的热水不断溶解并重新沉积二氧化硅，因此每次汽船间歇泉喷发时，它都会产生约200千克或440磅溶解的二氧化硅。这种二氧化硅中的一些沉积在地下，可能会改变间歇泉下方的管道系统。他说，如果管道改道，这种变化可能会暂时阻止或重新激活喷发。

Manga在他的实验室中对间歇泉进行了实验，以了解为什么它们会周期性地喷发，至少在实验室中，这似乎是由管道中的环流或侧室引起的，这些环流或侧室捕获了缓慢滴出的蒸汽气泡，从而加热了上方的水柱。直到所有水都可以自上而下沸腾，并在一列水和蒸汽中爆发性爆发。

他说，对间歇泉喷水的研究可以深入了解火山喷发的热岩石。

曼加说：“我们问的是非常简单的问题，令人无法回答，这有点令人尴尬，因为这意味着我们尚不十分了解地球上的一些基本过程。”“我们认为需要研究间歇泉的原因之一是，如果我们无法理解和解释间歇泉是如何爆发的，那么对岩浆做同样的事情的希望就低得多。”

参考：“世界最高的间歇泉汽船间歇泉的2018年唤醒和喷发动态”马拉·里德（Mara H. Reed），卡罗来纳州·莫诺兹·塞兹（Sarot Hajimirza），吴欣美（Sin-Mei Wu），安娜·巴尔（Anna Barth），塔西洛·赫罗纳（TársiloGirona），马吉德·拉什特·贝谢赫特（Majid Rasht-Behesht），艾琳·怀特（Erin B.White） ，Marianne S.Karplus，Shaul Hurwitz和Michael Manga，2021年1月12日，美国国家科学院院刊。
10.1073 / pnas.2020943118

这项由加州大学伯克利分校研究生和第一作者玛拉·里德（Mara Reed）领导的研究是一项合作的结果，该合作是由合作社动态地球研究所（CIDER）举办的年度夏季研讨会之一开始的。其他合著者是智利大学和得克萨斯州赖斯大学的卡罗来纳州·穆诺兹·塞兹，赖斯大学的萨汉德·哈吉米尔萨，犹他大学的辛梅·梅，纽约哥伦比亚大学的安娜·巴尔特，大学的塔西洛·赫罗纳（TársiloGirona）阿拉斯加，罗得岛州布朗大学的Majid Rasht-Behesht，怀俄明州黄石国家公园的艾琳·怀特，得克萨斯大学的玛丽安·卡普拉斯和加利福尼亚州美国地质调查局的肖尔·赫维兹。