坦博拉火山是一座活跃的层状火山,因1815年的喷发而闻名,它被认为是地球历史上最具爆发力的火山喷发之一。
层状火山是一种火山,其特点是陡峭,周期性爆发和平静爆发。它也被称为复合火山,因为它是由硬化的熔岩、火山熔岩、浮石和火山灰层组成。
从层状火山流出的熔岩通常是由富含硅的岩浆构成的,这使得它具有很高的粘度,因此不会流得很远。坦博拉火山位于印度尼西亚的松巴瓦岛(图1)。该岛位于构造板块之间,在坦博拉火山下形成了一个俯冲带(图2)。
1815年爆炸
1815年,坦博拉火山(Mount Tambora)著名地爆发了,这次爆发在火山爆发指数上达到了7级,轻而易举地成为了自1815年陶波湖(Lake Taupo)以来最高级的喷发。据估计,这次喷发产生了160立方公里的岩浆。据估计,至少有11 000至12 000人死于实际的喷发,而总死亡人数约为71 000人,其中大多数死于喷发的后果。1815年的大爆发造成了19世纪最严重的饥荒,导致北半球大部分农业和牲畜死亡。
俯冲带
坦博拉火山爆发的原因都可以归结为板块构造的概念。印度尼西亚的许多岛屿位于欧亚板块和澳大利亚板块的会聚板块边界上(图2)。聚合边界是两个板块相向移动的边界。在澳大利亚和欧亚板块的例子中,这就形成了一个俯冲带,澳大利亚板块滑到欧亚板块下面,形成了一个深海沟和挤压区域。
火山的形成
正在欧亚板块下方滑动的澳大利亚板块被水饱和,这有助于融化澳大利亚板块上方的地幔楔,从而形成图3。欧亚板块和澳大利亚板块之间的岩浆会聚边界。
通常岩浆冷却后就不会形成火山。然而,当岩浆到达地表时,火山就形成了。火山的爆发一般是由岩浆的组成决定的。当岩浆向上移动穿过大陆地壳并遇到含有不同矿物的不同岩石时,岩浆的组成也发生了变化。
这种改变岩浆的过程称为岩浆混合,最终形成与原始岩浆极为不同的岩浆。如果岩浆到达地球表面,它肯定会更冷,挥发性更强,富含硅,这将使它更粘,更具爆发力。
在1815年之前
在1815年火山爆发之前,用放射性碳法记录了三次火山爆发。这三次喷发的震级都相对未知。这些火山爆发的三个时间分别是公元前3910年、公元前3050年和公元740年。均为中央喷口喷发和爆发性喷发,前两次均为火山碎屑流喷发。根据这些喷发日期,1815年之前的三个主要休眠期大约是860年、3790年和1075年。
1815后
坦博拉火山今天仍然被认为是一座活火山,自1815年喷发以来,有记录的活动日期有三个。在1819年和1880年都有一次火山爆发,火山爆发指数(VEI)为2级。第二次喷发涉及熔岩流和熔岩穹丘的挤压,而第一次只有中央喷口喷发和爆发性喷发。
第三次也是最近一次火山喷发发生在1967年,VEI评级为0,涉及中央喷口喷发和熔岩流。根据这些喷发日期,1815年之后的三个主要休眠期约为4年、61年和87年。
主要事件
到1815年4月10日,火山爆发的规模急剧增加,火焰从40公里高的火山中喷发出来。整个坦博拉山都被流动的液体火所覆盖。此外,浮石如雨点般落下,直径达20厘米。火山碎屑流到达了60公里宽的火山半岛和喷发柱的水边ʼ。在这次毁灭性的喷发之后,发生了规模较小的爆炸,其强度在接下来的几个月里有所下降。
最后一次喷发的记录日期是1815年7月15日。为了了解从火山喷出的物质,有必要了解不同类型的火山物质:熔岩流、火山碎屑流和火山气体。熔岩流取决于二氧化硅含量、金属氧化物和熔岩的温度。
火山碎屑流是气体、火山灰和岩石的组合,它们以极高的速度(例如每小时100公里)和极高的温度(几百摄氏度)从火山上流下。火山气体由水、二氧化碳、二氧化硫和硫化氢组成,可能是岩浆的一部分。从火山喷发出的岩浆超过160立方公里,相当于16000枚广岛原子弹和2亿吨二氧化硫。
喷发柱的高度达到了平流层,高度约为43千米。一些较粗的火山灰颗粒在接下来的几周内落到了地面,而较细的火山灰颗粒则在空气中停留了几个月到几年的时间。
爆炸性和死亡
在火山爆发指数上,1815年的火山爆发是7级,被归类为超级巨大。爆炸引发的海啸高达4-5米,造成了大面积的土地和财产损失。整个坦博拉村被彻底摧毁。据估计,至少有10000-11000人被岩浆直接焚毁,更多的人在爆炸后的海啸和旋风中丧生。
然而,死亡的主要原因是爆炸间接造成的。火山喷出的厚厚的火山灰覆盖了陆地,摧毁了所有的庄稼、牲畜和干净的水。饥荒带来了疾病,也造成了许多人的死亡。死亡总人数估计约为71000人。
全球变冷
火山爆发对地球产生了各种各样的影响,其中大多数是负面的。影响最大的是历史学家所说的“没有夏天的一年”,指的是火山爆发后全球变冷。直到1920年,对全球变冷的解释才建立起来。
美国气候学家威廉·J·汉弗莱斯(William J Humphreys)提出,这次喷发的强度足以将火山灰和气体吹入平流层。一旦进入平流层,在接下来的一年里,风将所有的粒子和气体吹到世界各地。这些灰尘形成了反射太阳ʼ热量的屏幕。这一点可以在匈牙利和意大利的棕色和红色雪中看到,这被认为是由于大气中的火山灰。
全球人口的影响
“没有夏天的一年”的影响在整个北半球都可以看到。在北美,新英格兰和缅因州在6月6日、7月和8月经历了霜冻,所有的作物都被冻死了。在法国和德国,葡萄和玉米几乎全部被消灭。在中国,水稻产量处于历史最低水平,多个地方都报道了夏季降雪。
这些作物歉收的总体影响是大范围的饥荒,尤其是在欧洲,以及流行病的爆发。值得注意的是,在火山爆发之前,欧洲还在从拿破仑战争中恢复。这使得火山爆发产生了更大的影响,因为许多国家已经处于脆弱状态。欧洲大约有20万人死亡,间接原因是饥荒的爆发,以及爱尔兰的斑疹伤寒疫情。
文化和人口影响
事实证明,这一全球变冷的时期也影响了全球的文化方面。火山爆发后,世界各地经常可以看到充满活力的日落,这是由于空气中细微的火山灰颗粒造成的视觉错觉。人们认为,这种日落效果可以在j·m·w·特纳的画作中看到。除了绘画,小说《弗兰肯斯坦》也被认为是全球变冷的结果。
玛丽·雪莱被认为是在降雨期间呆在室内的一群人中的一员。为了自娱自乐,他们举行了一场比赛,看谁能写出最恐怖的故事,于是弗兰肯斯坦出现了。歉收也促使许多农民从新英格兰向西部迁移,以寻求更好的气候和作物生长条件。许多人从新英格兰搬到现在被称为纽约西部和中部以及上中西部的地区。人口下降幅度高达1万至1.5万人(佛蒙特州)。
今天的坦博拉火山
坦博拉火山今天仍然被认为是活跃的,最近在2011年,由于报告的火山活动增加,警报级别被提高到III级。“ʼ”最近一次喷发是在1967年,火山爆发指数为0,规模非常小。游客经常去坦博拉山,有时也会去攀登,虽然攀登并不容易,而且需要有登山经验、良好的身体状况和耐力。
火山爆发后,周边地区的人口急剧增加。截止到2006年,印度尼西亚ʼ的人口达到了2.22亿人。由于人口的增加,1815年规模的火山爆发会造成更大的破坏,因此所有火山的火山活动,包括坦博拉火山,都受到密切监测。
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