聖瑪利亞火山

聖瑪利亞火山

聖瑪利亞火山是地處中美洲的瓜地馬拉南部西高地省的一座活火山,其靠近克薩爾特南戈市,海拔高度為3768米。

簡介

聖瑪利亞火山聖瑪利亞火山

聖瑪利亞火山(SantaMaria)是位於中美洲的南部西高地省的一座活火山,它靠近克薩爾特南戈市,海拔3768米。

聖瑪利亞火山是一座對稱的森林覆蓋的玄武質安山岩層狀火山。這座圓錐狀的高山突兀地屹立在瓜地馬拉太平洋海岸平原上。

火山形成

聖瑪利亞火山聖瑪利亞火山

聖瑪利亞火山形成於3萬年前,開始階段是頻繁的小規模噴發,逐漸堆積而成一個大火山錐

在造錐階段之後,火山活動改變格局,進入一個長期休眠狀態。

接著是火山側翼噴口的小規模的熔岩流溢出。噴出的火山錐大約有10立方公里,主要是玄武岩安山岩的混合。

1902年的一次噴發造成一個1.5公里寬的橢圓形的火山口,從山頂下一直延伸到西南山腰下。這個火山口將原來圓錐狀的山頂的西南側切掉一塊,變得更加陡峭。

地質背景

聖瑪利亞火山地質構造背景聖瑪利亞火山地質構造背景

聖瑪利亞火山是瓜地馬拉西部高地上的一個大型活動火山,高3772米,在瓜地馬拉第二大城克薩爾特南戈市南不到9公里。距離中美洲最高峰的塔胡穆爾科火山不到50公里。聖瑪利亞火山位於加勒比板塊的西邊界,靠近板塊西北角的地方,屬於中美洲瓜地馬拉-尼加拉瓜火山鏈。這裡太平洋東部的科庫斯板塊在中美洲西海岸外向東俯衝到加勒比板塊之下,俯衝方向與俯衝帶法向方向有輕微的(10°左右)的斜交,火山與海溝距離近200公里。

在瓜地馬拉,北美板塊和加勒比板塊被左鏇走滑的Polochic–Motagua斷裂所分割。俯衝帶被特萬特佩克(Tehuantepec)洋脊(只有老的破裂帶,而沒有洋脊擴展)分為兩部分,南部是寬的發育很好的大陸架盆地,俯衝帶後200km是一條平行的火山帶,聖瑪利亞火山就在這裡。

噴發形式

聖瑪利亞的噴發有三種形式:

(1)穩定的氣體溢出和數量變化的火山灰;

(2)氣體的被動溢出;

(3)短暫的(小於10秒)氣體脈衝

通常每15-150分鐘發生一次爆炸,每次爆炸大約持續30-300秒,包括1-8次脈衝。開始的1-2次往往具有較低的噴出速度(4‐16m.s‐1at<100mabovevent),而較高速度的脈衝往往發生在後期。

1922年以來,聖地亞古多熔岩丘複合體的英安岩熔岩擠出了1.5-2立方公里的熔岩,擠出過程大致上是快慢交替的。較高的擠出速率(1‐3m3/sec),通常擠出的時間較短(3-5年);如果較低的擠出速率(0.1‐0.4m3/sec),則擠出的時間較長(5-15年)(Harrisetal2003)。

自從1968年以來,聖地亞古多的爆炸性噴發幾乎是持續的,每小時0.1-5次噴發,通常噴發的火山灰和氣體達到火山口上500‐42,000米的高度,偶爾也可到達4-5公里的高度。

1999年以來擠出速率低(<0.3m3/sec)。

2000年以來,Caliente的擠出活動變得不穩定,可能有突然的堵塞。爆炸性噴發後往往有0.5-2小時的休眠。(Johnsonetal.,2008)。

2006-2008年的擠出速率低於0.2m3 /sec。擠出的岩漿在火山西南翼形成一條200米長的熔岩流。熔岩流的前緣不斷的碎裂,引起一些小的岩崩。

2007年4月2日,噴發高度達4.4公里。

2010年1月2日聖地亞古多火山口的東部產生崩塌,形成的碎屑流到達火山口底部。

2011年3月3日Caliente產生爆炸式噴發,噴發柱到達海拔3.3公里的高度。並導致在西南方的城鎮有火山灰降落。同時形成2.5公里長的火山碎屑流。

火山活動

聖瑪利亞火山以及聖地亞古多複合體的幾個火山口聖瑪利亞火山以及聖地亞古多複合體的幾個火山口

1902年噴發之前,聖瑪利亞火山一直被看成一座休眠火山,至少休眠了500年,有人認為可能休眠了幾千年。

1902年元月開始,開始發生一系列火山震群。

1902年2月26日,在聖瑪利亞火山東南260公里,薩爾瓦多發生M7地震。

1902年4月8日,聖瑪利亞火山爆發,爆發指數是6級,火山灰揚灑到墨西哥邊境和太平洋,幾百平方公里的土地上堆積起厚厚的灰塵。一直蔓延到舊金山。炙熱的熔岩流摧毀了山下的村莊,導致1000餘人遇難。1902年的火山爆發產生的火山口,導致聖地亞古多上的這座火山的南側非常陡峭。

1902年4月19日,在聖瑪利亞火山東南110公里的瓜地馬拉海岸線附近發生M7.5地震,與俯衝帶活動有關,震源深度33公里。

1902年5月6日,加勒比板塊東緣小安德烈斯火山鏈的聖文森特島上的蘇弗里耶爾火山(Soufriere)發生VEI=4的噴發。

1902年5月8日小安的列斯群島馬提尼克島北端的培雷火山發生VEI=4的噴發。這次噴發摧毀了培雷市,成為培雷式噴發的典型,催生了對火山碎屑流性質的現代火山學研究。

1902年9月23日,在火山西北230公里的墨西哥南部,發生M7.8地震。震源深度100公里。

1902年前後中美洲的地震與火山的活動顯示一個構造板塊的活動的在很短時間內活動的很好的例子。實際上1901年10月8日,在火山東南690公里,尼加拉瓜海外發生M7地震。這樣在加勒比板塊西緣,斷裂活動從東南向西北逐漸展開,大震也從東南向西北逐次發生,聖瑪利亞火山大噴發也在板塊邊緣活動後爆發。

1902年10月24日,在幾個大地震之後,聖瑪利亞火山終於爆發了。這次火山活動是人類有史以來第一次詳細記錄火山噴發的過程,這是20世紀第二大噴發(VEI=6)。最大的布里尼式噴發持續了2天,一直到26日。大噴發的浮岩降落的面積達273,000平方公里。噴出的火山碎屑岩大約5.5立方公里,噴發柱高度達到34公里。

聖瑪利亞火山噴發引發了大量的火山灰,巨大的爆炸聲在850公里的哥斯大黎加都可以聽到,160公里外的宏都拉斯的窗戶都震壞了,火山東北160公里外的科班市都聞到刺鼻的硫磺味,衝擊波震壞了城市的窗戶。25日一艘來自太平洋海岸新港的郵船的船長使用船上的六分儀測量噴發柱高度達到27~29公里。

1902年的一次噴發造成一個1000×700米寬,300米深的橢圓形的火山口,從山頂下一直延伸到西南山腰(海拔2300米)。這個火山口將原來圓錐狀的山頂的西南側切掉一塊,變得更加陡峭。

由於沒有認識到這是一個活動火山,當地居民沒能識別噴發前的地震信號,火山噴發直接導致大約5000人死亡。並且摧毀了瓜地馬拉大部分的咖啡業。

火山噴發的動能、熱能的比類似於喀拉喀托火山,大約為5%。這次噴發的估計熱能為4.2×1025 ergs(W.I.Rose,1972)。

1903年1月,4000公里外的美國舊金山人們都感覺到從幾千公里外飄來的火山灰。這次噴發還形成巨大的火山土石流,沿瓜地馬拉的西部廣闊平原的西部可以看到火山土石流隨著河谷分布。

大噴發後活動

從1903到1913年,火山活動局限於1902年噴發形成的火山口中,主要在火山口湖發生一些小規模的爆炸性噴發。

1922年在1902年形成的火山口內,一個稱為聖地亞古多(Santiaguito)的英安岩穹丘開始生長。伴隨著熔岩穹丘的生長,不時發生火山碎屑流。

1922年以後較大一次碎屑流噴發於1929年,造成數百人至5000人的死亡。1992年5月Santiaguito穹丘產生爆炸式噴發,噴發柱高度達500~2000m,當年11月26日仍有噴發。

在之後的三個噴發幕中,火山口向西移動,複合的聖地亞古多熔岩丘從向西變年輕的火山口周期性地生長。最新的是Caliente。同時連續發生小規模的爆發以及周期性地熔岩擠出,伴隨著較大的爆發。由Caliente(1922-1929)移到LaMitad(1939-42),ElMonje(1949-55),以及ElBruje(1959-63)(Rose,1972;Harrisetal.,2002)。1975年以來。火山噴發又回到東邊的Caliente,原來1922-1929的熔岩丘被年輕的塊狀熔岩所覆蓋。

2010年5月7日和19日,噴發柱高度達2.9-3.4公里。

2011年1月20~21日,噴發高度達4.3-5.2公里。

1922年~2012年聖瑪利亞火山斷斷續續一直在活動,總共噴出熔岩1.1km3,火山碎屑0.1km3。大約每秒噴發130‐3500公斤,而其中氣體的含量大約為19%。噴發小時可以歸類於烏爾加諾式噴發(Blankenbicker,2009)。

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