冰岛火山活动非同寻常，引发诸多疑问

涌向雷克雅内斯半岛的熔岩化学成分非同寻常，这使人们对火山深处的活动产生了很多疑问。

撰文：MAYA WEI-HAAS

摄影：CHRIS BURKARD

上周，Eniko Bali像地质学家一样，在冰岛众多古火山口之一旁吃午饭，这时她收到一条信息，雷克雅内斯半岛火山再次爆发。

这位冰岛大学的地质学家和她的团队计划从岛上众多历史性喷发中提取岩石样本。但岩浆不断喷发， Bali和同事们还是先去去看了这场地质奇观。火山喷发几个小时后他们抵达了现场，炽热的熔岩从一长串火山口喷薄而出，就像一个个岩浆喷泉，火光四射的熔岩流蜿蜒穿过梅拉达里尔山谷 。

游客们蜂拥而至，只为亲眼见证雷克雅内斯半岛最新一次的火山爆发。虽然可以从安全距离观看，但专家提醒不要靠得太近，并建议使用防毒面具防止接触有毒的火山烟雾。

雷克雅内斯半岛的火山已经沉睡了近800年。但在2021年，这些地质巨兽蠢蠢欲动，开始了长达6个月的喷发。现在，骚动又开始了。

每一次喷发都为研究人员深入了解地球的内部结构提供了机会，并为我们今天所看到的令人惊叹的冰岛地貌的形成提供了线索。去年的火山爆发始于令人费解的化学反应：自形成以来似乎没有什么变化的地下熔岩从地幔(位于地壳和地核之间)直接冲向地表，在这之后，熔岩的化学成分发生了巨大变化。

“说实话，我们没有想到会这样，"Bali说道。"一些非常有趣的事情正在发生。"

对新喷发熔岩的第一次分析显示，其成分与2021年喷发结束前流淌的熔岩相似，但不完全匹配。科学家们正在积极收集更多的样本，以观察是否有其他奇怪的变化。

雷克雅内斯半岛的奇特熔岩只是冰岛漫长的奇异地质史的最新一章。这座岛屿的形成过程一直是个未解的谜团。它坐落在两种强烈地质现象的交汇处，一个是两个构造板块拉开的洋脊，另一个是灼热岩浆流与地表相遇的地方。当2500万年前，两股力量交汇在一起时，触动了增压式喷发，这为冰岛的形成奠定了基础。然而，故事还远未结束。

雷克雅内斯不到一年时间里喷发了两次，这表明，这个长期休眠的火山半岛可能正在苏醒。该地区的火山喷发似乎每隔一千年左右就会复苏一次，而最近的轰隆声可能是未来几十年火山活动的前奏，也是科学机遇的前奏。

源头的岩浆

冰岛是世界上少数几个洋脊探出海面的地方之一。这条大约64000千米长的火山峰带，沿着地球缓慢扩张的构造板块之间的裂缝延伸。在冰岛，北美板块和欧亚板块缓慢地相互拉开，这使得熔岩从地下涌出，在地表喷发。

但是这些构造板块并不是沿着一条直线分开的，而是形成一系列的偏移带，这些偏移带由相邻滑动的区域串在一起。雷克雅内斯坐落在复杂的连接处，这里的土地被拉成一个角度，导致裂缝周期性地打开，让岩浆渗出，这一特征被称为“渗漏转换断层”。

在大多数火山系统中，熔岩形成于地幔深处的小区域，缓慢地向上流淌，凝聚，并与汇聚在不同储层的其他熔岩混合。但在渗漏转换断层中，比如雷克雅内斯，喷发的熔岩并非都会通过这些类似的火山管道流淌，这意味着它们的成分自地下形成以来变化较小。

冰岛大学的地球化学家Edward Marshall表示:“我们可以充分利用地球上这一罕见的区域。”

科学家观察到，在2021年火山爆发的头几周内，雷克雅内斯的熔岩化学成分发生了巨大的变化，这是有史以来变化最快的一次。这种现象很可能是由于岩浆与另一个来源的岩浆混合造成的，但该来源的成分尚不清楚，Marshall说道。“不管那是什么，都很奇怪。”

另一组研究人员的分析表明，可能还有第三个来源的岩浆参与其中，这使情况进一步复杂化。

地质力量的碰撞

通过研究冰岛历史上的火山喷出物的化学成分，科学家们发现其炽热的根源深藏在洋脊之下。一个奇怪的特征是，冰岛火山喷出物中He-3含量丰富，这是一种氦的轻同位素。

地球岩石中绝大多数的同位素都是地球形成之时被捕获的。He-3的储层可能仍然存在于地幔深处。这可以解释冰岛熔岩的化学性质，这些熔岩是由灼热岩石形成的上升羽流拉到表面，这样的羽流也可能到达地球的核心。

格陵兰岛海岸附近的岩石表明，当这种羽流在大约6000万年前形成时，它炙烤着格陵兰岛的薄弱地带。随着地球构造板块的移动，洋脊也随之移动，直到大约2500万年前，洋脊蜿蜒上升到羽流上方。两股强大的地质力量相遇后不久，冰岛诞生了。

然而，科学家们仍在努力填补这一地区形成的具体细节，以及冰岛熔岩的奇异之处。关于另一种化学特征的科学争论已经持续了近半个世纪，即氧同位素O-18。 冰岛喷发的熔岩的O-18含量神秘地耗尽了，但科学家们仍然不知道原因。

一些研究人员认为，当冰岛熔岩向上挤压喷发时，它们受到了地壳的污染，而地壳的O-18含量通常很低。另有人提出，这种化学物质来自冰岛东南部格陵兰岛的一片狭长地带。还有一些人认为，该地区的地幔可能有O-18含量低的特征。

“你在其他海岛看不到这种情况。只有冰岛，” Marshall说。“冰岛为什么特别呢?”

地质墓地

为了寻找答案，哥本哈根大学的地球化学家Maja Bar Rasmussen和她的团队将目光转向了矿物橄榄石的微小绿色晶体。这些晶体形成于岩浆冷却的早期，有可能捕捉到熔岩化学性质的数据快照，而不会受到表面地壳的污染。 研究小组测量了来自冰岛各地历史性喷发的橄榄石晶体中的氧同位素，结合之前对相同晶体的氦同位素测量，揭示了喷发的熔岩不仅起源于地下深处，而且已经带有类似地壳的氧特征痕迹。

研究作者认为，也许该羽流正在进入一个古老的地壳碎片的墓地，这些碎片很久以前俯冲下来，并在地幔底部附近沉降。

虽然过去的研究也提出了类似的情况，但这项新研究中的一些细节让研究人员发现了一种有趣的相关性。大约2500万年前，当科学家们认为洋脊转移到这股羽流之上时，地壳再循环的化学痕迹增加了。这种化学变化是否与铸就该岛的火山活动的增加有关?还是只是时间上的巧合?

“我们不能说哪一个导致了什么，” Rasmussen说道，她一直在思考这种巧合。

关于冰岛熔岩O-18异常低的争论可能会继续下去。瑞典乌普萨拉大学的地球化学家Valentin Troll表示，科学家们目前还没有很好的方法来精确测量橄榄石晶体形成时的深度，这使得它们化学指纹的来源不确定。他说:“最大的问题是，这一物质是什么时候被纳入羽流的?”

研究人员也不知道地球表面古老岩块一旦被回收到地幔中会发生什么，或者靠近地核边界的岩石动力学。“可能存在一些激烈的混合过程，让一切变得更加复杂。”

但有一件事是肯定的，那就是冰岛地下正在发生一些有趣的事情。最近的一次火山爆发吸引了各地的科学家们，他们在熔岩涌出的几个小时或几天后就开始收集岩石标本。目前还没有迹象表明火山喷发会很快停止，因为熔岩还在继续喷涌，形成小的火山锥。

即使最近的喷发结束之后有了片刻喘息机会，苏醒的雷克雅内斯可能会在地下深处酝酿更多的喷发——每一次喷发都会涌出赤色的炽热熔岩流，预示着未来地下会有更多的科学奇闻诞生。

（译者：陌上花开）