科学探索|汤加火山为何“性烈如火”？( 二 ) 汤加火山为何“性烈如火”？

据美国地质调查局估计，此次火山喷发的能量，相当于5.8级地震，然而却产生了超乎想象的越洋海啸。目前海啸产生的具体机制不清晰，很可能是由于火山喷发导致火山山体大面积垮塌，再加上激波的双重效应，产生了越洋海啸。
“俯冲带加工厂”
环太平洋为什么会有一个“火环”？因为这片区域位于太平洋板块与欧亚板块、澳大利亚板块和美洲板块汇聚的区域，是地球上的“俯冲带加工厂” 。
俯冲带，是指大洋板块俯冲于大陆板块之下的构造带，这里是地球表面物质和深部物质汇合、能量交换的地方。
据同济大学海洋与地球科学学院汪品先院士在《地球系统与演变》书中介绍，当大洋板块俯冲的时候，就会将沉积岩、玄武岩和海水一起带进地幔深处。随着俯冲深度的增加，俯冲板片不断发生变质、脱水。最终，当俯冲板片到了80公里的深处，角闪石发生分解，释放出水分和其他挥发性物质，降低了地幔固相线，使得地幔熔融、岩浆上涌，通过火山喷发和岩浆活动，沿着俯冲带形成火山弧。
具体来说有两种情况：如果大洋板块俯冲到大陆板块之下，形成的是大陆弧，比如北美西岸的卡斯凯迪亚山脉、南美西岸的安第斯山脉；如果俯冲带发生在大洋内部，大洋板块向大洋板块俯冲，形成的是大洋弧，比如西太平洋绵延2800公里的伊豆-小笠原-马里亚纳岛弧。
【科学探索|汤加火山为何“性烈如火”？】在这里，太平洋板块残存的古老洋壳，因为温度低、水深大，俯冲到年轻的菲律宾板块之下，形成了地球上最深的海沟——水深近11000米的马里亚纳海沟。当太平洋板块向西俯冲到澳大利亚板块之下，就形成了地球上第二深渊——水深近10800米的汤加海沟。
如果把俯冲带比喻为一个工厂，原料就是洋壳和大洋沉积，产品就是岩浆和陆壳，生产过程产生的废品，就是经过脱水和熔融过程后俯冲到地幔深处的板片。科学家通过深入分析火山喷发产生的物质的地球化学指标，可以进一步了解“俯冲带加工厂”深部的生产过程。
真切认识环太平洋“火环”
与汤加一样，位于环太平洋“火环”上的太平洋岛国巴布亚新几内亚，境内也多火山。距离新不列颠海沟最近的城市拉包尔，附近就有多座活火山。
1994年，当地一座名为Tavurvur的活火山在沉寂了半个多世纪后喷发，大量的火山灰和炙热的气体，瞬间毁掉了拉包尔整座城市80%的建筑。20年后，这座生命力旺盛的活火山再次喷发，大量的石头和火山灰被喷到距离海平面18公里的高空，曾迫使多个航班绕道。
2015年7月，采访人员曾跟随上海“彩虹鱼”项目科考团队前往拉包尔，乘坐“兰金”号停泊在Tavurvur火山脚下的海面上。远远看去，这座火山非常醒目。因为周围的山峰都是葱翠的，只有它是黑黢黢的，火山口不停地冒着白烟。晨昏之际，火山口还点缀了朵朵白云。
拉包尔设立了专门的火山监测站。当地监测员详细介绍了火山成因和监测设备。为进一步了解火山，“兰金”号船长还带领考察队员爬到火山口实地察看。
从“兰金”号乘坐小艇来到火山脚下，黝黑细腻的火山泥铺满了海滩，有的地方还冒着热气，脚底仿佛踩在了“地热垫”上，烫得不能在一个地方久站，但海水却是温暖而清澈。
火山喷出的多种物质冷却后，乱七八糟地堆在了火山上。从山脚向上攀登，仿佛在攀登一个巨大的乱石堆，没有任何山路可走。刚刚喷发不久的火山，散发着浓烈的硫磺味。有的山体缝隙里还冒着热气，石头摸上去还在发烫；有的岩浆喷出来后还没有形成石头，只在外面包裹了一层硬壳，里面是软软的一大坨物质；有的物质形成的石头比铁还坚硬，棱角比刀子还锋利。海拔700多米的火山，我们迂回曲折地艰难攀登了两个多小时，终于登上了火山口。