据估计，地球上大约有5到10座火山的超级喷发，能够对全球的气候造成灾难性影响，喷射到大气层的火山灰将遮挡阳光，很大一片区域将迎来漫长的黑暗或严寒。其中一座火山隐藏在苏门答腊岛托巴湖的水下，在过去的一百万年里，已经发生过两次超级喷发。但是下一次爆发会是什么时候？在它爆发之前会有预兆吗？

此前的一系列不寻常的地质迹象，让一些科学家认为那是托巴超级火山即将爆发的征兆。而最近，来自瑞士日内瓦大学（UNIGE）和中国北京大学的国际地质学家小组对托巴火山的锆石中的铀和铅含量进行了分析。锆石是一种通常在火山爆发时发现的矿物，用于确定火山为超级喷发准备了多长时间。

分析的结果发表在《美国国家科学院院刊》上，驳斥了之前一些科学家预言超级火山即将爆发的观点。相反，托巴火山正在静静地积聚岩浆，积蓄能量，直到大规模爆发发生。对于火山下一次爆发的时间，日内瓦大学和北京大学的科学家们也有进一步的见解。

在已知的历史中，苏门答腊岛的托巴火山出现过两次最大的喷发：第一次是84万年前，第二次是7.5万年前，每次都会喷射出大约2800立方千米的岩浆，这些岩浆足以覆盖整个苏门答腊岛，厚度达7厘米，如果覆盖到我们的广东省，厚度可达1.6厘米，其规模相当于日前西班牙的拉帕尔马火山的7万倍。此外，托巴火山还发生过两次小规模的喷发，一次是140万年前，另一次是50万年前。

来自日内瓦大学和北京大学的地质学家对托巴火山感兴趣，因为没有历史记录表明人类对过去所产生的那种规模的超级喷发的反应。这一事件将影响全球气候，并造成许多问题，特别是在粮食供应方面，更不用说人口迁移了。

“托巴火山形成了一个火山口，这意味着以前的火山喷发已经形成了一个巨大的洼地，如今被大气降水所占据，”日内瓦大学理工学院地球科学系教授卢卡·卡里奇（Luca Caricchi）解释道。在湖的中心是一个岛屿，由于注入 次 火山岩储层的岩浆的推动而从水中升起。

北京大学地球与空间科学学院教授刘平平表示：“我们可以看到，这个岛屿的高度正在逐渐升高，这表明火山是活火山，岩浆正在下方积聚。”但是我们离下一次超级火山爆发很近了吗？

锆英石中铀和铅的测定

锆石是一种在火山爆发的产物中发现的矿物。刘平平解释说：“它的一个特点是结构中含有铀。随着时间的推移，铀会衰变为铅。因此，通过用质谱仪测量锆石中铀和铅的含量，我们可以确定它的年龄。”

科学家们确定了从不同喷发产物中提取的大量锆石的年龄：最年轻的锆石提供了有关喷发日期的信息，较老的锆石揭示了超级喷发之前岩浆堆积的历史。

“在长达140万年的岩浆聚积后，第一次超级喷发发生在大约84万年前，而在7.5万年前引发第二次超级喷发的岩浆仅在60万年内积累，”卢卡·卡里奇指出。

但为什么即使两次超级喷发的规模相同，岩浆聚集的时间也会减少一半？刘平平解释说：“这与托巴岩浆库所在大陆地壳温度的逐渐升高有关。岩浆的输入逐渐加热了周围的大陆地壳，使岩浆冷却变慢。这是一个喷发的‘恶性循环’：岩浆越加热地壳，岩浆冷却越慢，岩浆积聚的速度就越快，结果是超级喷发会在时间上变得更加频繁。”

预测下一次超级喷发的规模

这项基于锆石年代学的技术也可用于估算岩浆储层中岩浆输入的速率。“今天，我们估计下一次喷发会有大约320 立方千米的岩浆，可能会在托巴火山的储层内喷发，”卢卡·卡里奇说。如果现在发生这样的火山喷发，这将是一个非常灾难性的事件，不仅严重影响人口稠密的苏门答腊岛，而且严重影响全球环境。

地质学家估计，目前每千年托巴岩浆库中约有4立方千米的岩浆积聚，并且在其整个喷发历史中，这一速度相对稳定。“因此，下一次超级喷发将在大约60万年后发生，这并不排除在此期间可能发生较小规模的喷发。”

这种创新的方法可以应用于全球任何其他火山，并有助于确定哪座火山下一次发生超级喷发的时间。刘平平解释说：“这是一个巨大的进步，因为在过去200万年中，超级喷发很少，我们不可能获得全球范围内这些灾难性事件发生频率的统计显著值。”

这项研究还表明，超级喷发之前不会有特别明显的预兆。这表明，在超级喷发发生之前，不会出现灾难电影中所描述 的 那样，或地震显著增加，或地面快速隆起。在托巴火山，一切都在地下悄无声息地发生，直到最后一刻岩浆和灰尘直冲云霄。