坦博拉火山大喷发之谜.PDF

第 38 卷第 6 期 ■科技进展 doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2016.06.006 坦博拉火山大喷发之谜 * ——来自西藏榴辉岩的新启示 † 刘焰 ，苑婷媛，伍连东 中国地质科学院地质研究所，北京100037 摘要 西藏松多榴辉岩系典型的古洋壳俯冲产物。通过岩相学观察与热力学计算，证实了西藏古洋壳俯冲时经历了还原反 应，俯冲洋壳中Fe3+和S6+等物质被还原成Fe2+和S2- ，在俯冲通道内释放出富含CO和H S的流体。后者因密度低，从俯冲通 2 2 道上升至岛弧火山之下的岩浆房中，最终通过火山喷发的方式排放至大气圈。因此认为，深俯冲的印度洋洋壳在地球深部 也经历了相似的还原反应，将俯冲洋壳表层的硫酸盐转变为含硫流体，再通过坦博拉火山喷发的方式释放出来。现今洋壳 持续俯冲，地球深部的还原反应持续进行，新生成的含硫流体正源源不断地汇聚于岛弧火山之下的岩浆房之中，因此，未 来坦博拉式火山爆发是大概率事件。 关键词 坦博拉火山；地球内部构造运动；西藏榴辉岩；气候变化 200年前，北半球气候极为反常，许多地区 拔较高的一座活火山( 图1) 。地质上，印度洋洋 [1,6] 夏季气温突然降到零度之下，这就是欧洲人所言 壳持续北向俯冲于亚洲板块之下 ，俯冲洋壳 的 “无夏之年”，中国人则用 “六月飞雪”描述 在地球深部发生脱水作用之后，相变为榴辉岩。 它。极为恶劣的气候导致大量农作物被冻死，导 从俯冲洋壳释放出来的流体诱发了上覆地幔楔发 [1-5] 致随后几年饥荒在北半球蔓延 。何种因素导 生部分熔融作用，在亚洲板块最南缘形成了一系 致了“无夏之年”的发生？未来这种对人类生存 列岛弧火山岩，最终造就了印度尼西亚群岛[1,6] 与发展威胁极大的极冷气候是否还会再次发生？ ( 图1) 。由于印度洋壳仍在持续北向俯冲于亚洲 这是人们比较关心的问题。现在一种广泛接受的 陆块之下，因此在印度尼西亚一带，火山喷发、 观点认为， “无夏之年”是由于1815年爆发的坦 地震以及地震诱发的海啸经常发生，常常导致重 博拉火山将巨量的含硫气溶胶快速释放到大气圈 大人员伤亡与财产损失。例如：2004年12月发生 内所致[1-5] 。如果这种观点是正确的，则上述问 的苏门塔腊大地震以及由该大地震引发的苏门塔 题就转化为：坦博拉火山是如何形成的？未来坦 腊大海啸就发生在这里。这一带广为人知的火山 博拉式的火山能否再次爆发？ 喷发即为1815年4月爆发的坦博拉火山喷发。这 坦博拉火山位于澳大利亚与亚洲大陆之间 是当前人类记录到的最猛烈的一次火山喷发，当 的印度尼西亚，海拔高度2 850 m ，火山口直径 场就造成数万人员伤亡及重大财产损失，远在万 约7 km ，深度为600～700 m ，是印度尼西亚海 里之外的南极冰盖中也发现了此次火山喷发的尘 *中国地质调查局工作项目(12 120114057601)资助 †通信作者，E-mail: yanliu0315@126.com 429 Chinese Journal of Nature Vol. 38 No. 6 PROGRESS [1-5] 埃 。由此推测，当时火山喷发烟柱的高度非 背散射电子图像和