Sự phun trào núi lửa: Áp suất và dự báo

Sự phun trào núi lửa: Áp suất và dự báo

Mục lục:

1. Nhập môn
2. Kết hợp áp lực: Pressure từ lithostatic và magmastatic
   • 2.1 Áp suất lithostatic
   • 2.2 Áp suất magmastatic
   • 2.3 Sức mạnh đá trong vỏ Trái Đất
3. Áp suất magmastatic gia tăng và sự phụ thuộc vào hơi nước và lưu huỳnh
   • 3.1 Tăng sự áp suất bởi khí hòa tan
   • 3.2 Hình thành bong bóng áp suất cao
4. Tác động của sự giảm áp suất từ đá trên
   • 4.1 Hiện tượng xảy ra khi đá tan chảy và lắng đọng
   • 4.2 Sự giảm áp suất do sự di chuyển quá nhanh
5. Sự suy yếu của lớp đá trên và tác động từ hoạt động kéo nứt
   • 5.1 Xảy ra động đất và nứt mở cho lava thoát ra
   • 5.2 Sự giãn nứt lớp vỏ Trái Đất
6. Khó khăn trong việc dự báo
7. Công nghệ tiên tiến giúp dự báo
   • 7.1 Hình ảnh nhiệt cho thấy địa điểm nóng dưới lòng đất
   • 7.2 Phân tích khí thoát ra từ magma
   • 7.3 Sử dụng laser để theo dõi hình dạng núi lửa thay đổi
8. Tổng kết

Mở đầu

Trong tháng 2 năm 1942, nông dân người Mexico là Dionisio Pulido, đã nghe thấy tiếng sấm phát ra từ cánh đồng ngô của mình. Nhưng âm thanh không phải đến từ bầu trời. Nó xuất phát từ một kẽ hở lớn, bốc khói và phun ra đá, mà được gọi là núi lửa Paricutin. Trong vòng 9 năm tiếp theo, dung nham và tro lửa của núi lửa này đã phủ lên hơn 200 km vuông. Nhưng nguồn gốc của nó là từ đâu và điều gì đã kích hoạt sự phun trào không thể dự đoán này?

Áp suất magmastatic gia tăng và sự phụ thuộc vào hơi nước và lưu huỳnh

Áp suất magmastatic, kết hợp với một số yếu tố, có thể dẫn đến sự phun trào của núi lửa. Magma chứa nhiều nguyên tố và hợp chất, nhiều trong số đó được hòa tan trong đá nóng chảy. Ở nồng độ đủ cao, các hợp chất như nước hoặc lưu huỳnh không còn hòa tan mà thay vào đó hình thành các bọt khí áp suất cao. Khi các bọt khí này đạt đến bề mặt, chúng có thể phát nổ với sức mạnh tương tự như một viên đạn. Và khi hàng triệu bọt khí phát nổ cùng một lúc, năng lượng có thể gửi các cột tro vào tầng bình lưu. Nhưng trước khi chúng nổ, chúng hoạt động giống như bọt C02 trong một lon soda bị lắc: sự hiện diện của chúng làm giảm mật độ magma và tăng lực nổi đẩy từ dưới lòng vỏ Trái Đất. Nhiều nhà địa chất học tin rằng quá trình này là nguyên nhân phát đi Paricutin ở Mexico.

Không phải tất cả các phun trào đều do áp suất magmastatic gia tăng - đôi khi trọng lượng các tảng đá phía trên có thể trở nên quá thấp, khiến áp lực lithostatic giảm xuống và kích hoạt ngay lập tức một cuộc phun trào. Quá trình này được gọi là "giảm áp suất" và đã gây ra nhiều vụ phun trào bất ngờ, bao gồm vụ nổ đột ngột của núi lửa Mount St. Helens vào năm 1980. Nhưng giảm áp suất cũng có thể xảy ra trong thời gian dài do quá trình xói mòn hoặc sự tan chảy của băng hậu. Trên thực tế, nhiều nhà địa chất học lo lắng rằng sự tan băng, gây ra bởi biến đổi khí hậu, có thể làm tăng hiện tượng phun trào núi lửa.

Tóm lại, sự phun trào núi lửa phụ thuộc vào nhiều yếu tố phức tạp và việc dự báo chúng không dễ dàng. Mặc dù các nhà khoa học có thể xác định được khá chính xác sức mạnh và trọng lượng của vỏ Trái Đất, sự sâu và nhiệt của các buồng magma làm cho việc đo lường thay đổi áp suất magmastatic trở nên rất khó khăn. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu núi lửa đang không ngừng khám phá công nghệ mới để khám phá vùng đất đá này. Các tiến bộ trong khả năng phát hiện nhiệt đã cho phép nhà khoa học phát hiện những điểm nóng ngầm. Máy phân tích phổ có thể phân tích khí thoát ra từ magma. Và laser có thể theo dõi một cách chính xác tác động của sự nổi magma lên hình dạng của một núi lửa. Hy vọng rằng những công cụ này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về những kiện này nổ và sự phun trào mãnh liệt của chúng.