诺里斯间歇泉盆地，黄石国家公园，怀俄明州。
摄影：MARC MORITSCH, NAT GEO IMAGE COLLECTION
撰文：ROBIN GEORGE ANDREWS
在怀俄明州西北部，黄石国家公园的中心，64万年前的巨型火山喷发留下了冒着气泡的火山口，宛若伤疤。除了这个火山口，9000平方公里的黄石公园里到处是地质奇观：喷发的间歇泉、沸腾的水池，这一切源于岩浆和过热的流体在地表之下的岩石里搅动。
其中，在位于火山口西北方向的诺里斯间歇泉盆地，有500多处地热奇景。这些间歇泉和水池每天都在变化，而一个更大的变化正蠢蠢欲动：20多年来，在盆地中央，一个面积比芝加哥还要大的地方，由于情况不稳定，隆起和降低幅度达十几厘米。在类似黄石国家公园这样极度活跃的火山地区，我们很难得出各种变化背后的确切原因。不过，最近发表于《地球物理研究杂志》的一项研究或许可以帮助解释，为什么这片土地一直在“呼吸”。
美国地质调查局斯喀特火山观测站的研究员、新研究的合著者之一Daniel Dzurisin说：“很有可能，诺里斯间歇泉盆地一直是变形中心。”
科学家借助几十年来关于诺里斯间歇泉盆地的卫星雷达和GPS数据，根据地表上方的变化，模拟了地面下可能发生的情况。20世纪90年代末，一团岩浆侵入盆地下方，被困在岩浆里的流体冒了出来，穿过了上方层层叠叠的岩石。流体被堵住后，压力越来越大，地面随之隆起，当流体从其他地方流出后，地面又会下降。今天，岩浆源流体和地表很近，距离地面只有1.6公里左右。
需要指出的是，新研究并没有说明创造了黄石国家公园火山口的超级火山（上一次喷发是在64万年前）现在有可能喷发。事实上，这些地质运动可以帮助解释，为什么自2018年3月以来，公园里的蒸气船间歇泉（世界上喷发最高的间歇泉）一直在以破纪录的速度喷发。研究人员还推测，诺里斯间歇泉盆地下方的变化意味着盆地中发生水热爆炸的可能性略有增加。
黄石国家公园的地质情况非常复杂，地表之下的研究尤其具有挑战性。但研究人员认为，关于地面隆起和下降，最合理的解释是大量岩浆注入和流体流出。
“我们还只是刚开始了解（诺里斯间歇泉盆地）的动态，”Michael Poland说。他是美国地质调查局黄石火山观测站的负责人，没有参与此次研究。
举世闻名的诺里斯间歇泉盆地
诺里斯间歇泉盆地是黄石国家公园里最古老的地热区域，有证据显示，这里的地热现象可以追溯到11.5万年前；这里温度也最高，在地下300米的地方，温度高达237.2度。
其中蒸汽船间歇泉向我们展示了这片区域经历的非常剧烈而意外的变化。纵观历史，这座122米高的间歇泉喷发并不频繁，几次大喷发之间的间隔从4天到半个世纪不等。但自2018年3月以来，蒸汽船间歇泉开始频发喷发，一周一次，当年共喷发32次，创下记录；然而第二年，这个记录就被它自己打破了：2019年共喷发了48次。
“这家伙简直疯了！”格拉斯哥大学的地热专家Helen Robinson说。她没有参与此次研究。
这座间歇泉的过度活跃引起了公众的关注，不过科学家更感兴趣的是盆地本身的剧烈颤抖。1996年至2004年期间，29公里长的地方上升了12厘米，而2005年至2013年，又下降了7厘米。接着，2013年末到2014年初，这里又以每年15厘米的速度上升。这是科学家在黄石国家公园里观察到的最快的上升速度。
2014年3月，诺里斯间歇泉盆地发生4.9级地震，看似势不可挡的地面隆起突然停止。那之后，地面反复下降、上升，直到2019年，地面开始下沉，但与2000年比，现在盆地仍高出约12.7厘米。
地下搅动
地质学家用雷达和卫星GPS数据追踪诺里斯间歇泉盆地的变形情况，他们怀疑，地面隆起始于1996年到2001年岩浆在地表之下14.5公里的地方上升。这座盆地位于超级火山最年轻的火山口的西北边缘，坐落在诺里斯-猛犸走廊上，那里有一系列断层和排气口。
Dzurisin说：“两个薄弱地带相互交叉，岩浆最容易从这里入侵。”
1996年至2004年的地面隆起与岩浆入侵有关，随着岩浆冷却，内部溶解的流体开始冒泡。岩浆内部的压力因此降低，岩浆像漏气的气球一样排气，从而导致2005年至2013年地面再次下降。
逸出的流体被不断困在岩层下方的，又引起地面隆起。科学家很难辨别和记录岩浆作用与热液活动的循环。Poland说，这次的新模型是“一种合理假设，但无法得到确定”。Robinson表示，也许流体并非源于岩浆体，比如近几年的大雪汇集在一起，随着地形的升降，不时从其他地方逸出。
爆发的可能性
研究团队推测，岩浆源流体目前就在诺里斯间歇泉盆地下方。这片区域布满了水热爆炸坑，它们可以追溯到数千年前；灼热的流体时刻处于地质压力的限制下，如果岩石破裂，它们就会猛烈地喷发出来，并迅速变成蒸汽，然而这种事件几乎无法预测。
诺里斯间歇泉盆地随时可能发生新的水汽喷发，虽然大爆炸很罕见。如果流体汇聚在盆地表面附近，水热爆炸的可能性会更高一些。但岩石管道网络相对复杂，Dzurisin说，爆炸的可能性会随着无法检测到的小变化而改变。我们很难确定发生更多爆炸的可能性，因此研究团队不建议对游客关闭这个地区。
研究团队还在思考另一个问题：岩浆流体的积累是否与蒸汽船间歇泉最近破纪录的喷发次数有关。20世纪60年代和80年代初，间歇泉也出现了类似的情况，这可能和盆地的呼吸周期有关。
但如果真的是这样，那么为什么这个间歇泉喷发不止，其他的却保持安静呢？“为什么紧挨着蒸汽船间歇泉的海胆间歇泉却没动静？”Poland问道。
Dzurisin说，蒸汽船间歇泉的过度活跃与岩浆入侵之间的联系存在偶然因素，但“发生的时间一致”。未来，他和同事们希望能研究在地表冒泡的流体，看看它们的化学成分是否与岩浆成因一致。
不过，研究人员找到了解释这些戏剧性变化可能的原因，这要归功于几十年的数据积累和现代科技。Dzurisin说，20年前，“几乎不可能”获得这样的成绩。
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