圣海倫斯火山地區(qū)現(xiàn)已成為美國國家火山的名勝地,政府為旅游者開辟了一條專用通道,也利用這個(gè)場(chǎng)所來教育人民,宣傳火山噴發(fā)的危險(xiǎn)性。這座海拔2591米的火山是美洲活躍的火山,過去一段時(shí)間,圣海倫斯火山一直不太安分。高高的火山口經(jīng)常會(huì)噴出濃濃的煙霧,站在火山附近還可以感到大地在微微顫動(dòng),地質(zhì)學(xué)家將此稱作“火山的低水平爆發(fā)”。盡管如此,當(dāng)?shù)卣€是解除了對(duì)圣海倫斯火山的登山禁令,想要近距離接觸火山的人可以像他們一樣,帶上背包上山了。不過,有“低水平爆發(fā)”,就意味著危險(xiǎn)依然存在。當(dāng)?shù)卣嵝延慰?,在活火山上游覽隨時(shí)可能出現(xiàn)意外,因此一定要格外注意安全。
圣海倫火山(英語:Mount St. Helen’s)是一座活火山,位于美國太平洋西北區(qū)華盛頓州的斯卡梅尼亞縣,西雅圖市以南154公里,波特蘭市東北85公里處,北緯46.20度,西經(jīng)122.18度,海拔2,549米,是喀斯喀特山脈的一部分。
山的名稱來自英國外交官圣海倫勛爵,他是18世紀(jì)對(duì)此地進(jìn)行勘測(cè)的探險(xiǎn)家喬治·溫哥華的朋友。圣海倫火山是包含160多個(gè)活火山的環(huán)太平洋火山帶的一部分,因火山灰噴發(fā)和火山碎屑流而聞名。
爆發(fā)活動(dòng)的祖先時(shí)期
圣海倫火山早期爆發(fā)的時(shí)期是距今大約27.5至3.5萬年前的“猿猴峽谷時(shí)期”(Ape Canyon Stage),然后是距今2.8至1.8萬年前的“美洲獅時(shí)期”(Cougar Stage),和距今約1.6至1.28萬年前的“雨燕溪時(shí)期”(Swift Creek Stage)。
現(xiàn)代時(shí)期被稱作“靈湖時(shí)期”(Spirit Lake Stage),約3900年前開始至今,靈湖時(shí)期以前的時(shí)期被統(tǒng)稱為祖先時(shí)期。
祖先與現(xiàn)代時(shí)期的主要區(qū)別在于噴發(fā)巖漿的構(gòu)成成份。
祖先時(shí)期的巖漿包含英安巖和安山石,而現(xiàn)代時(shí)期的巖漿則成份復(fù)雜,包含橄欖石、玄武巖、英安巖和安山石等等。
圣海倫火山在距今27.5年前的更新世,即猿猴峽谷時(shí)期開始成長,并噴發(fā)出英安巖和安山石的輕石和火山灰。
36000年前,一次大規(guī)模的火山泥石流沿火山瀉落,而泥石流在圣海倫火山的所有爆發(fā)周期中都扮演著重要的角色。
猿猴峽谷時(shí)期在距今約35000年前結(jié)束,接下來的是長達(dá)7000年相對(duì)平靜。
祖先時(shí)期的部分火山錐在爆發(fā)中分裂,并在距今14000到18000年前的冰河時(shí)期被冰川搬運(yùn)移動(dòng)。
第二個(gè)爆發(fā)期即美洲獅時(shí)期于距今約28000年前開始,持續(xù)約10000年。
灼熱輕石的火山碎屑流和火山灰以及火山巖穹頂?shù)脑鲩L都在這一時(shí)期發(fā)生。
之后又出現(xiàn)了2000年的平靜期,直到雨燕溪爆發(fā)期開始,代表性的現(xiàn)象是火山碎屑流,穹頂增長和火山灰對(duì)附近地區(qū)的覆蓋。雨燕溪爆發(fā)期在距今12800年前結(jié)束。
史密斯溪和松木溪爆發(fā)期
公元前約2500年,持續(xù)了4000年的平靜被史密斯溪爆發(fā)期的開始打斷。火山噴出大量火山灰和棕黃色輕石,覆蓋了幾千平方公里的土地。
通過火山灰層體積判斷,公元前1900年發(fā)生的火山爆發(fā)是圣海倫火山在全新世發(fā)生的為人所知的較大規(guī)模爆發(fā)。
這一爆發(fā)期一直持續(xù)到約公元前1600年,噴發(fā)出的物質(zhì)在80公里外今天的瑞尼爾山國家公園堆積了46厘米厚。
噴發(fā)物最遠(yuǎn)在北至加拿大阿爾伯塔省的班夫國家公園,南至俄勒岡州東部都有蹤跡。
噴發(fā)在整個(gè)范圍內(nèi)的物質(zhì)體積總計(jì)可能有10立方公里之多。接下來火山又沉靜了約400年。
公元前1200左右火山再度蘇醒,松木溪爆發(fā)期由此開始。
這一時(shí)期持續(xù)到約公元前800年,以爆發(fā)規(guī)模較小為特征。
無數(shù)粘稠熾熱的巖漿沿山而下,停留在附近的山谷里。公元前1000年到公元前500年之間一次大規(guī)模的火山泥流填埋了路易斯河谷65公里長的一段。
城堡溪和糖碗爆發(fā)期
接下來的爆發(fā)期是城堡溪(Castle Creek)爆發(fā)期,于公元前400年開始,特征是火山巖漿組成成份的變化,即新出現(xiàn)的橄欖石和玄武巖。
1980年前的火山頂就是在這個(gè)時(shí)期開始形成的。
在之前常見的碎屑巖石之外,這一時(shí)期的顯著特征是大量的巖漿流。
大量的安山石和玄武巖巖漿覆蓋了山的一部分,公元100年的一次巖漿流一直流到了路易斯和卡拉瑪河谷。其他成份,比如因其巖漿管(lava tube)系統(tǒng)而得名的山洞玄武巖,從其噴發(fā)口一直流到15公里之外。
在公元1世紀(jì)里,火山灰流沿了北側(cè)之河川和卡拉瑪河谷移動(dòng)了50公里遠(yuǎn),甚至可能達(dá)到了哥倫比亞河。接下來的400年是火山的平靜期。
糖碗爆發(fā)期十分短暫,且于火山的歷史中其他爆發(fā)期有截然不同的特點(diǎn)。它帶來了1980年之前一次明確的定向爆炸式的爆發(fā)。巖漿首先安靜從火山流出并形成了一個(gè)穹頂,接下來發(fā)生了至少兩次猛烈的爆炸,產(chǎn)生了少量的火山碎屑,爆炸堆積物,碎屑流和火山泥流。
卡拉瑪和山羊石爆發(fā)期
在約1480年,持續(xù)了700年的平靜期被打破,大量的灰白色英安巖輕石和火山灰開始噴發(fā),標(biāo)志著卡拉瑪時(shí)期的開端。1480年發(fā)生的爆發(fā)比1980年5月18日的爆發(fā)規(guī)模還要大幾倍。
接下來又一次規(guī)??芭c1980年相比的爆發(fā)在1482年發(fā)生。
火山灰和輕石在東北9.5公里處堆積了1米厚;在80公里外也有5厘米厚。
大量的火山碎屑流和火山泥石流接著順山南坡而下,沖進(jìn)卡拉瑪河。
這一為期150年的爆發(fā)期中,巖漿中的硅土成份有所減少,爆發(fā)產(chǎn)生的安山石火山灰形成了至少8層深淺相間的地層。
成塊的安山石巖漿從火山口沿山東南側(cè)而下。后來,火山碎屑流蓋過安山石巖漿,流入卡拉瑪河河谷。
最終英安巖在火山口上填滿了以前爆炸形成的彈坑,形成了幾百米高的火山丘。
火山丘側(cè)面的大塊部分脫落,以碎石形態(tài)覆蓋在火山錐上。
側(cè)向的爆發(fā)在火山口東南壁上開出了一個(gè)缺口??ɡ敃r(shí)期在約1647年結(jié)束時(shí),圣海倫火山達(dá)到了其最高的海拔,也形成了高度對(duì)稱的外形。接下來的150年里火山再一次回歸平靜。
1800年開始的山羊石爆發(fā)期持續(xù)了57年,這也是第一個(gè)對(duì)圣海倫火山爆發(fā)的口頭和書面描述共同存在的時(shí)期。
與卡拉瑪時(shí)期類似,山羊石爆發(fā)期開始于英安巖火山灰爆發(fā),隨之而來的是安山石巖漿,最后在英安巖火山丘形成時(shí)達(dá)到頂峰。
在規(guī)模上,1800年的爆發(fā)可能與1980年的爆發(fā)接近,但沒有對(duì)山峰造成毀壞。
火山灰向東北飄散到華盛頓州中部和東部,愛達(dá)荷州北部,和蒙大拿州西部。
1831年到1857年接連發(fā)生了至少十余次小規(guī)模爆發(fā),其中還包括在1842年發(fā)生的一次相對(duì)規(guī)模較大的爆發(fā),噴發(fā)口就在山北坡山羊石或其附近。
1980年到2001年之間的活動(dòng)
在1980年3月20日,圣海倫火山經(jīng)歷了一場(chǎng)里氏4.2的地震。煙霧于3月27日開始從火山口冒出。到4月末,圣海倫火山的北面開始凸起及膨脹起來。
毫無先兆的情況下,強(qiáng)度5.1級(jí)的第二次地震于5月18日發(fā)生,引發(fā)了山北坡大規(guī)模的塌陷,造成了歷史記載以來較大的一次巖屑山崩。
山體內(nèi)的巖漿噴發(fā)形成了大規(guī)模的火山碎屑流,夷平了附近600平方公里的植被和建筑物。在火山爆發(fā)指數(shù)(en:Volcanic Explosivity Index)中,這次爆發(fā)被列為普林尼式爆發(fā)(Plinian eruption)。
山北坡的塌陷混雜著冰、雪和水形成了火山泥流。泥流沿Toutle河及Cowlitz河前進(jìn)了若干公里,摧毀了一路的橋梁和伐木場(chǎng)。總共三百萬立方米的物質(zhì)被泥流運(yùn)送到了南方27公里外的哥倫比亞河里。
劇烈的火山灰噴發(fā)持續(xù)了9個(gè)多小時(shí),煙柱高度達(dá)到了海平面以上20到27公里。煙柱以每小時(shí)95公里的速度向東飄移,中午時(shí)到達(dá)愛達(dá)荷州。5月18日大約下午5:30,垂直煙柱的高度開始減小,較小規(guī)模的噴發(fā)一直持續(xù)到了幾天之后。
圣海倫火山爆發(fā)的能量總共相當(dāng)于三億五千萬噸TNT炸藥,或者27000枚廣島原子彈,又或者7倍于人類建造測(cè)試過的最大當(dāng)量核武器沙皇炸彈(Tsar Bomba)的威力。它噴出了2.8立方公里的物質(zhì)。山北坡的塌陷使圣海倫山的海拔縮短了將近400米,留下了一個(gè)1.6到3.2英里寬,800米深的火山坑,北面留有巨大的缺口。爆發(fā)一共使57人喪生,還殺死了將近7000頭大牲畜(鹿、角鹿和熊),以及附近漁業(yè)孵化場(chǎng)的約一千二百萬條魚。有超過200所住宅,300公里長的公路和25公里鐵路遭毀壞。
在1980年到1986年之間,圣海倫火山的火山活動(dòng)持續(xù)不斷。新的巖漿形成了新的火山丘,大量的小規(guī)模爆炸和造丘爆發(fā)時(shí)有發(fā)生。從1989年12月7日到1990年1月6日,以及1990年11月5日到1991年2月14日,火山發(fā)生爆發(fā),有時(shí)還伴隨著火山灰形成的巨大云團(tuán)。
2004年之后的火山活動(dòng)
圣海倫火山在2004年的10月1日再度活躍起來,最初的特征是成百上千次的小規(guī)模地震,隨后則幾次噴出蒸氣和火山灰。
熔巖在2004年10月11日達(dá)到了火山表層,在已有火山丘的南側(cè)形成了新的火山丘。這一成長從2005年一整年一直持續(xù)到2006年。過程中的一些現(xiàn)象被觀察記錄下來,比如“鯨背”,包含著冷卻固化的巖漿受擠壓形成的長柱。這些現(xiàn)象都相當(dāng)不穩(wěn)定,在形成后很快就倒塌消失了。2005年7月2日,鯨背的一角折斷墜落,造成的落石把煙塵送到了幾百米高的空中。
2005年3月8日發(fā)生了一次醒目的火山活動(dòng)。噴出的11,000米(36,000英尺)高的煙霧和灰塵云從西雅圖(美國華盛頓州)也能看到。這次小規(guī)模的噴發(fā)是造丘運(yùn)動(dòng)積蓄壓力的一次釋放,伴隨著噴發(fā)的是一次2.5級(jí)地震。
另一個(gè)在火山丘上形成的現(xiàn)象被成為“鰭”(fin)或“板”(slab)。大約半個(gè)足球場(chǎng)大小的冷卻了的火山巖以每天2米的速度被推著向上升。2006年6月中,巖板開始在頻繁的巖崩中破裂,同時(shí)還在不斷的受擠壓上升。這時(shí)火山丘的最高高度是2301米,仍然比2005年7月鯨背坍塌前的高度要矮。
2006年10月22日下午3:13,一場(chǎng)3.5級(jí)地震使Spine 7脫落,引起的火山丘的崩塌把火山灰煙柱送到了火山口西面2000米的空中,煙柱接下來很快消散了。
2006年11月19日,大片的冷凝水蒸汽煙柱使媒體推測(cè)火山發(fā)生了小規(guī)模爆發(fā)。然而美國地質(zhì)調(diào)查局的喀斯開火山觀測(cè)站(Cascades Volcano Observatory)并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的火山灰云團(tuán)?;鹕綇?004年開始的持續(xù)活動(dòng)被認(rèn)為主要是火山口內(nèi)涌出的巖漿緩慢建造火山丘和擠壓的結(jié)果。