过热岩浆可能催生壮观的喷泉式火山喷发

由英国曼彻斯特大学领衔的国际研究团队，分析了2021年西班牙拉帕尔马岛塔霍加伊特火山喷发的岩浆样本。研究发现，当岩浆因突然升温而进入‘过热’状态（即温度高于其内部晶体本应稳定存在的上限）时，会显著改变其物理行为。首先，高温会溶解原本存在的微小晶体——这些晶体平时就像‘种子’一样，促进新晶体生长；其次，过热还会让岩浆内部结构在微观尺度上变得更均匀，反而不利于新晶体形成。这两点变化共同导致岩浆黏度降低、上升速度加快，同时阻碍火山气体顺利逸出，最终可能触发剧烈的熔岩喷泉式喷发。反之，若晶体较早形成，岩浆会逐渐变稠、上升变慢，气体有更多时间释放，喷发就更温和、以缓慢溢流为主。为验证这一机制，团队在实验室中用真实喷发岩浆重建了火山内部高温高压环境：在英国钻石光源同步辐射装置中，利用X射线显微断层成像技术实时观察晶体生长过程；并在布拉格开展长期离位实验作为补充。结果显示，未过热岩浆约20分钟就开始结晶，而强过热岩浆的结晶被延迟超过8小时。研究人员将实测的结晶延迟数据代入数值模型，模拟岩浆在地壳中上升的过程，证实过热可大幅影响喷发方式。该发现提示：除化学成分、气体含量和压力外，喷发前岩浆的‘热历史’和结晶动力学同样关键，有望提升火山灾害预警的准确性。