这项由神户大学研究人员主导的发现，可能有助于加深对美国黄石和印度尼西亚多巴等巨型破火山口系统的理解。它还可能帮助科学家识别未来巨型喷发发生前的地下变化。
一座具备巨型喷发能力的火山
鬼界破火山口是一座位于日本南部、大部分没入水下的火山破火山口。约7300年前，它发生了全新世（始于约11700年前的当前地质年代）已知的最大规模火山喷发。
当喷发喷出巨量岩浆，导致岩浆房上方的地面塌陷时，便形成了破火山口。这类事件不会留下典型的锥形山体，而是形成宽阔且相对较浅的凹陷。
这些喷发的规模难以想象。其涉及的岩浆量足以将整个中央公园覆盖至12公里深。
黄石、多巴和鬼界是巨型破火山口火山的典型代表。科学家知道这些系统可能发生多次喷发，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：“我们必须弄清楚如此巨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。”
探听海底地震波
鬼界破火山口的水下位置看似是一种障碍，却为研究团队提供了重要优势。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勘测。
濑名解释道：“水下位置使我们能够开展系统性的大规模勘测。”
神户大学团队与日本海洋研究开发机构（JAMSTEC）合作，对破火山口下方的地壳进行了探测。研究人员利用气枪阵列产生受控地震脉冲，并在海底安置地震仪，记录这些地震波穿过岩石的方式。
地震波的速度和方向会根据其穿过的物质而发生改变。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。
鬼界下方的巨大岩浆房
发表在《通讯·地球与环境》上的研究结果揭示，在鬼界破火山口引发7300年前那场特大喷发的部位正下方，存在一个巨大的富岩浆区域。
研究人员还得以估算该岩浆房的形状和范围。其规模和位置表明，它占据了与当年那场喷发相同的地下岩浆供给系统。
濑名表示：“根据其范围和位置，很明显这实际上就是上一次喷发时的同一个岩浆房。”
这并不意味着岩浆仅仅是自那场远古灾难以来一直残留于地下。相反，证据表明有新的熔融物质随时间推移注入了该岩浆房。
新生岩浆正在重塑该系统
大约3900年来，鬼界破火山口中心附近一直在形成一座熔岩穹丘。当粘稠岩浆缓慢上升至地表并在火山口周围堆积，而非轻易流走时，便会形成熔岩穹丘。
化学研究表明，该穹丘及其他近期火山活动的物质，与巨型喷发期间释放的岩浆有所不同。这种差异表明，鬼界目前的岩浆供给源自一个新的源头。
濑名总结道：“这意味着目前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，即新生岩浆在巨型破火山口发生大喷发后，会逐渐注入并重建其下方的岩浆房。理解这一过程可以揭示这些火山是如何开始为后续活动期做准备的。
对黄石和多巴的启示
该提出的模型适用范围可能远超鬼界。科学家在其他主要破火山口系统（包括黄石和多巴）下方也发现了巨大的浅层岩浆房。
濑名称：“这一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巨大浅层岩浆房的事实相符。”
通过研究新生岩浆注入这些系统的速度、积聚位置以及如何改变周围地壳，研究人员最终或许能更准确地分辨常规火山活动与更大规模喷发事件的征兆。
濑名总结道：“我们希望改进在本研究中被证明非常有效的方法，以更深入地理解再注入过程。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破火山口即将喷发。相反，它提供了宝贵证据，证明导致其远古灾难的地下系统依然活跃，并持续接收新的岩浆。
本研究由日本文部科学省（MEXT）（第三期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）的研究人员合作完成的。