这项由神户大学研究人员主导的发现，可能有助于增进对美国黄石和印度尼西亚多巴等巨大破火山口系统的了解。这也可能帮助科学家识别未来巨型喷发前发生的地下变化。
一座具备巨型喷发能力的火山
鬼界破火山口（Kikai）是位于日本以南的一座大部分被淹没的火山破火山口。约7300年前，它产生了全新世（始于约11700年前的当前地质年代）已知的最大规模火山喷发。
当喷发排空巨量岩浆，导致岩浆房上方地面塌陷时，便形成了破火山口。这一事件并未留下典型的锥形山体，而是形成了一个宽阔且相对较浅的洼地。
这些喷发的规模难以想象。涉及的岩浆量足以覆盖整个中央公园，深度达12公里。
黄石、多巴和鬼界是巨型破火山口火山的典型例子。科学家知道这些系统可以发生多次喷发，但对于使其能够积聚巨量岩浆的过程仍知之甚少。这种不确定性使得预测其未来行为尤为困难。
神户大学地球物理学家濑名信一表示：“我们必须了解如此大量的岩浆是如何积聚的，才能理解巨型破火山口喷发是如何发生的。”
聆听海底的地震波
鬼界的水下位置看似是一个障碍，但它为研究团队提供了一个重要优势。由于大部分破火山口位于海底，科学家能够对这一火山构造进行广泛而系统的调查。
濑名解释道：“水下位置使我们能够实施系统性的大规模调查。”
神户大学团队与日本海洋研究开发机构（JAMSTEC）合作，调查破火山口下方的地壳。研究人员使用气枪阵列产生受控地震脉冲，并在海底放置地震仪，记录这些波如何在岩石中传播。
地震波根据其穿过材料的不同而改变速度和方向。通过测量这些变化，科学家可以构建地下结构的图像，并识别可能含有部分熔融岩石的区域。
鬼界下方的大型岩浆房
发表在《通讯·地球与环境》上的研究结果揭示，在7300年前那次巨大喷发的鬼界破火山口正下方，存在一个巨大的富岩浆区域。
研究人员还能够估算该岩浆房的形状和范围。其大小和位置表明，它占据了为古代喷发提供岩浆的同一地下系统。
濑名说：“就其范围和位置而言，很明显这实际上就是上一次喷发时的同一个岩浆房。”
这并不意味着岩浆自那场远古灾难以来一直简单地停留在地下。相反，证据表明新的熔融物质随着时间的推移进入了岩浆房。
新岩浆正在重建该系统
大约3900年来，鬼界破火山口中心附近一直在形成一个熔岩穹丘。当粘稠的岩浆缓慢上升到地表并在火山口周围堆积，而不是轻易流走时，就会形成熔岩穹丘。
化学研究显示，来自该穹丘和其他近期火山活动的物质与巨型喷发期间释放的岩浆不同。这种反差表明，鬼界目前的岩浆供应来自一个较新的源头。
濑名总结道：“这意味着目前存在于熔岩穹丘下方岩浆房中的岩浆很可能是新注入的岩浆。”
这些发现支持了一个更广泛的模型，即新岩浆在主要喷发后逐渐进入并重建巨型破火山口下方的岩浆房。理解这一过程可以揭示这些火山是如何开始为随后的活动期做准备的。
给黄石和多巴的线索
提出的模型可能远不止适用于鬼界。科学家还在其他主要破火山口系统（包括黄石和多巴）下方识别出了大型浅层岩浆房。
濑名说：“这种岩浆再注入模型与黄石和多巴等其他巨型破火山口下方存在大型浅层岩浆房的事实是一致的。”
通过研究新岩浆进入这些系统的速度、积聚位置以及如何改变周围地壳，研究人员最终可能更擅长区分普通的火山活动与更大规模事件的迹象。
濑名总结道：“我们希望完善在本研究中被证明非常有用的方法，以更深入地了解再注入过程。我们的最终目标是能够更好地监测未来巨型喷发的关键指标。”
这一发现并不意味着鬼界即将喷发。相反，它提供了宝贵的证据，表明对其古代灾难负责的地下系统仍然活跃，并继续接收新岩浆。
这项研究由日本文部科学省（MEXT）（第三次地震与火山灾害观测研究计划（地震与火山灾害减轻研究））和日本学术振兴会（资助号20H00199）资助。研究是与日本海洋研究开发机构（JAMSTEC）的研究人员合作进行的。