諾里斯間歇泉盆地，黃石國家公園，懷俄明州。
攝影：MARC MORITSCH, NAT GEO IMAGE COLLECTION
撰文：ROBIN GEORGE ANDREWS
在懷俄明州西北部，黃石國家公園的中心，64萬年前的巨型火山噴發(fā)留下了冒著氣泡的火山口，宛若傷疤。除了這個火山口，9000平方公里的黃石公園里到處是地質(zhì)奇觀：噴發(fā)的間歇泉、沸騰的水池，這一切源于巖漿和過熱的流體在地表之下的巖石里攪動。
其中，在位于火山口西北方向的諾里斯間歇泉盆地，有500多處地?zé)崞婢?。這些間歇泉和水池每天都在變化，而一個更大的變化正蠢蠢欲動：20多年來，在盆地中央，一個面積比芝加哥還要大的地方，由于情況不穩(wěn)定，隆起和降低幅度達(dá)十幾厘米。在類似黃石國家公園這樣極度活躍的火山地區(qū)，我們很難得出各種變化背后的確切原因。不過，最近發(fā)表于《地球物理研究雜志》的一項研究或許可以幫助解釋，為什么這片土地一直在“呼吸”。
美國地質(zhì)調(diào)查局斯喀特火山觀測站的研究員、新研究的合著者之一Daniel Dzurisin說：“很有可能，諾里斯間歇泉盆地一直是變形中心?！?/p>
科學(xué)家借助幾十年來關(guān)于諾里斯間歇泉盆地的衛(wèi)星雷達(dá)和GPS數(shù)據(jù)，根據(jù)地表上方的變化，模擬了地面下可能發(fā)生的情況。20世紀(jì)90年代末，一團(tuán)巖漿侵入盆地下方，被困在巖漿里的流體冒了出來，穿過了上方層層疊疊的巖石。流體被堵住后，壓力越來越大，地面隨之隆起，當(dāng)流體從其他地方流出后，地面又會下降。今天，巖漿源流體和地表很近，距離地面只有1.6公里左右。
需要指出的是，新研究并沒有說明創(chuàng)造了黃石國家公園火山口的超級火山（上一次噴發(fā)是在64萬年前）現(xiàn)在有可能噴發(fā)。事實上，這些地質(zhì)運動可以幫助解釋，為什么自2018年3月以來，公園里的蒸氣船間歇泉（世界上噴發(fā)最高的間歇泉）一直在以破紀(jì)錄的速度噴發(fā)。研究人員還推測，諾里斯間歇泉盆地下方的變化意味著盆地中發(fā)生水熱爆炸的可能性略有增加。
黃石國家公園的地質(zhì)情況非常復(fù)雜，地表之下的研究尤其具有挑戰(zhàn)性。但研究人員認(rèn)為，關(guān)于地面隆起和下降，最合理的解釋是大量巖漿注入和流體流出。
“我們還只是剛開始了解（諾里斯間歇泉盆地）的動態(tài)，”Michael Poland說。他是美國地質(zhì)調(diào)查局黃石火山觀測站的負(fù)責(zé)人，沒有參與此次研究。
舉世聞名的諾里斯間歇泉盆地
諾里斯間歇泉盆地是黃石國家公園里最古老的地?zé)釁^(qū)域，有證據(jù)顯示，這里的地?zé)岈F(xiàn)象可以追溯到11.5萬年前；這里溫度也最高，在地下300米的地方，溫度高達(dá)237.2度。
其中蒸汽船間歇泉向我們展示了這片區(qū)域經(jīng)歷的非常劇烈而意外的變化?？v觀歷史，這座122米高的間歇泉噴發(fā)并不頻繁，幾次大噴發(fā)之間的間隔從4天到半個世紀(jì)不等。但自2018年3月以來，蒸汽船間歇泉開始頻發(fā)噴發(fā)，一周一次，當(dāng)年共噴發(fā)32次，創(chuàng)下記錄；然而第二年，這個記錄就被它自己打破了：2019年共噴發(fā)了48次。
“這家伙簡直瘋了！”格拉斯哥大學(xué)的地?zé)釋＜襀elen Robinson說。她沒有參與此次研究。
這座間歇泉的過度活躍引起了公眾的關(guān)注，不過科學(xué)家更感興趣的是盆地本身的劇烈顫抖。1996年至2004年期間，29公里長的地方上升了12厘米，而2005年至2013年，又下降了7厘米。接著，2013年末到2014年初，這里又以每年15厘米的速度上升。這是科學(xué)家在黃石國家公園里觀察到的最快的上升速度。
2014年3月，諾里斯間歇泉盆地發(fā)生4.9級地震，看似勢不可擋的地面隆起突然停止。那之后，地面反復(fù)下降、上升，直到2019年，地面開始下沉，但與2000年比，現(xiàn)在盆地仍高出約12.7厘米。
地下攪動
地質(zhì)學(xué)家用雷達(dá)和衛(wèi)星GPS數(shù)據(jù)追蹤諾里斯間歇泉盆地的變形情況，他們懷疑，地面隆起始于1996年到2001年巖漿在地表之下14.5公里的地方上升。這座盆地位于超級火山最年輕的火山口的西北邊緣，坐落在諾里斯-猛犸走廊上，那里有一系列斷層和排氣口。
Dzurisin說：“兩個薄弱地帶相互交叉，巖漿最容易從這里入侵?！?/p>
1996年至2004年的地面隆起與巖漿入侵有關(guān)，隨著巖漿冷卻，內(nèi)部溶解的流體開始冒泡。巖漿內(nèi)部的壓力因此降低，巖漿像漏氣的氣球一樣排氣，從而導(dǎo)致2005年至2013年地面再次下降。
逸出的流體被不斷困在巖層下方的，又引起地面隆起?？茖W(xué)家很難辨別和記錄巖漿作用與熱液活動的循環(huán)。Poland說，這次的新模型是“一種合理假設(shè)，但無法得到確定”。Robinson表示，也許流體并非源于巖漿體，比如近幾年的大雪匯集在一起，隨著地形的升降，不時從其他地方逸出。
爆發(fā)的可能性
研究團(tuán)隊推測，巖漿源流體目前就在諾里斯間歇泉盆地下方。這片區(qū)域布滿了水熱爆炸坑，它們可以追溯到數(shù)千年前；灼熱的流體時刻處于地質(zhì)壓力的限制下，如果巖石破裂，它們就會猛烈地噴發(fā)出來，并迅速變成蒸汽，然而這種事件幾乎無法預(yù)測。
諾里斯間歇泉盆地隨時可能發(fā)生新的水汽噴發(fā)，雖然大爆炸很罕見。如果流體匯聚在盆地表面附近，水熱爆炸的可能性會更高一些。但巖石管道網(wǎng)絡(luò)相對復(fù)雜，Dzurisin說，爆炸的可能性會隨著無法檢測到的小變化而改變。我們很難確定發(fā)生更多爆炸的可能性，因此研究團(tuán)隊不建議對游客關(guān)閉這個地區(qū)。
研究團(tuán)隊還在思考另一個問題：巖漿流體的積累是否與蒸汽船間歇泉最近破紀(jì)錄的噴發(fā)次數(shù)有關(guān)。20世紀(jì)60年代和80年代初，間歇泉也出現(xiàn)了類似的情況，這可能和盆地的呼吸周期有關(guān)。
但如果真的是這樣，那么為什么這個間歇泉噴發(fā)不止，其他的卻保持安靜呢？“為什么緊挨著蒸汽船間歇泉的海膽間歇泉卻沒動靜？”Poland問道。
Dzurisin說，蒸汽船間歇泉的過度活躍與巖漿入侵之間的聯(lián)系存在偶然因素，但“發(fā)生的時間一致”。未來，他和同事們希望能研究在地表冒泡的流體，看看它們的化學(xué)成分是否與巖漿成因一致。
不過，研究人員找到了解釋這些戲劇性變化可能的原因，這要歸功于幾十年的數(shù)據(jù)積累和現(xiàn)代科技。Dzurisin說，20年前，“幾乎不可能”獲得這樣的成績。
【黃石國家公園里的間歇泉藏著什么秘密？】相關(guān)文章：
★ 侯仁之
★ 高三地理考點：巧用數(shù)軸解地方時和區(qū)時試題
★ 我國成功發(fā)射第二顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星
★ 中國成功發(fā)射第五顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星
★ 東北地區(qū)農(nóng)林基地建設(shè)的地理背景疑難解析
