黄石公园探秘:发现火山区巨大地下管道系统

大纪元 2022-03-28 15:45+-

  科学家驾驶直升机,下面悬挂着一个直径80英尺的电磁圈,在美国黄石火山地区来回飞行了2,500多英里,终于绘制出第一份黄石火山下面的管道系统图。

  黄石火山位于一个巨大的地壳热点之上,来自地幔层的高温物质不断从地壳的裂缝抵达地面,形成火山喷发。这个地区第一次喷发大约是在距今210万年前,之后又有过两次较大的喷发。一次是在距今大约130万年前,另一次是在距今大约63万年前。

  现在这个地区以拥有丰富的地热资源而闻名,共有500多眼间歇泉(geyser),是世界上间歇泉密集度最高的一个地区。世界上已知的半数间歇泉都在这里。间歇泉是每隔一段时间都会向上喷射的温泉。热气弥漫的喷泉景观相当壮观。

  科学家以前对黄石火山地下的情况有个大概的了解:黄石火山下面在地壳浅层的位置有一个小一些充满岩浆的空穴,而在地壳更深层的位置还有另一个大一些的空穴,不断向上面那个小一些的空穴输送物质。

  可是,对于小空穴与地面之间的结构,科学家以前一无所知。这份新研究填补了这项空白,绘制出了这部分详细的地质结构。

  美国地质调查局(United States Geological Survey)的研究者们花了几周的时间,驾驶一架直升机,在黄石火山区域上空飞行,进行测绘。

  正如本文开头提到的那样,他们在直升机下面悬挂一个直径80英尺的电磁圈,感应地下的物质结构。据新闻周刊(Newsweek)报道,因为水的导电能力比岩石强得多,所以这个电磁圈能够感应水和干燥岩石等不同的地质成分。他们在黄石火山区域上空来回飞行,收集了全面的导电性和电磁特性等各种数据,绘制出一份黄石火山区域地下的管道系统图。

  研究负责人卡罗尔·芬恩(Carol Finn)告诉新闻周刊:“这是第一次对如此大范围、活跃的地热系统进行这样的测绘,我们相当兴奋。我们看到的结果令人震惊,这里地下管道系统非常复杂,我们能够区分冷热液体的不同信号,还能看到中心区域管道系统里面的缝隙。还能清楚地看到哪些地方是粘土区,通常这种区域是垂直高温液体管道上端的出口。”

  从管道图上了解到,温泉从地下大约3,000英尺深的地方几乎是垂直向上输送,抵达地面的各个地热区域。这些温泉再与来自岩浆内部和以下的地下水混合。

  芬恩说:“黄石区大量的降水通过大量的地壳断层渗透到地下大约三英里深处,这些水被深处岩浆加热后,再沿着地壳断层返回地面。此外,这些水也会沿着层迭的岩浆岩之间的缝隙在水平方向扩散。这样一个独特的系统促成了我们在地面所看到的壮观、不断变化的地热资源地貌。”

  这次的实验一共飞行了2,500多英里,收集了大量的数据。研究人员说,除了绘制出这份地热管道图,这些数据还蕴藏着更多的信息等待科学家去分析和发现。比如,这些数据有助于了解黄石火山地区地质、水文和水热系统内微生物的情况。

  更重要的是,通过了解岩浆和地下水流动的管道,科学家能够估计该地区将会喷发的物质量,以及该地区发生水热爆炸(hydrothermal explosion)的风险。

  这份研究3月23日发表于《自然》(Nature)期刊。