
幕后文章是与国家科学基金会合作提供给生活方面的。
1991年,我在比萨大学(University of Pisa)的地质学主修时,去了一个班上的野外渡轮,前往瓦尔坎诺(Vulcano),这是西西里岛北岸附近的小岛火山。 (“火山”一词起源于Vulcano,它以罗马火神的名字命名。)
在野外渡轮期间,我爬到了瓦卡诺(Vulcano)的顶部,然后登上其山顶火山口。当我到达火山口地板时,我惊叹于空气中充满空气的宁静和沉默。但是,随后,当我瞥了一眼陡峭的,蒸的黄色硫磺覆盖的火山口墙壁时,然后看着脚上种植的脚,塞在一个“软木塞”的顶部,塞在一个活火山的喉咙上,我记得这座火山可以随时猛烈地爆炸。
在瓦坎诺的宁静与力量之间的对比之久,就在那时,我决定将余生投入到研究火山上。但是,自1993年以来,我没有在火山顶部工作,而是主要在火山基地工作,挖掘并筛选了火山灰和岩石,以洞悉涉及喷发过程的过程。 (我的丈夫,也是地质学家,在活跃火山的山顶上研究地质特征,当时他没有帮助照顾我们的孩子。
到Vesusvius
在获得我的博士学位的同时在比萨大学,我将注意力转移到了维苏威大学,这是世界上最危险的火山之一。
Vesuvius在过去的18,000年中反复爆发,它位于世界上人口最密集的地区之一:大约70万人直接居住在火山的破坏性阴影中,另一个百万人居住在那不勒斯大都市的火山中。
维苏威大学最后一次爆发于1944年,第二次世界大战结束。一些相关飞机和附近一些城镇的引擎不是炸弹损坏的,而是被维苏威的灰烬和熔岩损坏。因为这片仍在吸烟的火山的下一次爆发可能随时到来,所以科学家目前正在狂热地工作以更好地理解它。
作为一名研究生,我研究了维苏威的79次爆发,该爆发杀死了庞贝和赫尔库兰尼姆(Herculaneum)罗马城市的成千上万居民,以及其他城镇散布了维苏威(Vesuvius)的广阔山坡。我的研究解决了所有火山现象,火山碎屑流,灰烬电流,有毒气体和岩石中最大的破坏性,这些岩石电流和岩石以每小时数百英里的速度击落火山斜坡。
从目击者的帐户中,我们知道Vesuvius释放了一系列巨大的垂直有毒气体和灰烬的圆柱,它们每个都到达了火山上方数公里。只要这些柱保持垂直,地面上的人们仍然安全地挡住了自己的路。但是经过几个小时后,每一列最终塌陷成一个沿着维苏威山坡的火山碎屑流。第一个火山碎屑流掩埋了赫尔克拉尼姆,随后的几个被掩埋了庞贝。
映射破坏
我的研究标志着第一次通过城市区域重建了火山碎屑流,它涉及绘制庞贝的刺激性流动的路径,并识别城市各个地区的流速,温度和密度。
这些信息很重要,因为我们对火山碎屑流的行为的了解越多,我们将在将来帮助人们生存的能力更好。
为了绘制流量,我分析了它们留下的岩石和灰烬沉积物的结构,并对屋顶瓷砖,房屋梁甚至人类骨骼进行了实验室测试,这些骨头被流动撕裂了。
我的结果表明,庞贝的建筑物将一些较大的流动分成较小的溪流,然后遵循结构,例如墙壁和道路。罗马拱门创造了天然的漏斗,使集中和加强的流动和城市建筑产生了旋风,将凉爽的空气与流灰混合在一起,从而使流量温度显着。
正在进行的新研究
获得博士学位后,我于2001年成为夏威夷大学的研究员。在国家科学基金会的资助下,我目前正在与夏威夷大学的布鲁斯·霍顿(Bruce Houghton)以及博士学位的托马斯·谢伊(Thomas Shea)合作。学生和最近的大学毕业生娜塔莉·雅科斯(Natalie Yacos)进行了一项新的研究,旨在解释为什么Vesuvius的垂直气体和灰烬柱在79次爆发期间倒入了火山碎屑流。
我们认为,当岩浆升至表面时,在圆柱仍然垂直时,在火山喉咙中发生的过程中可以找到解释。
了解更多有关这些过程,我目前正在研究火山岩石和灰烬中微小气泡和晶体的形状,尺寸和化学成分。由于这些特征是由岩浆到达地面并凝固到岩石之前发生的过程确定的,因此它们可以用作火山深处的窗户。
我还与阿拉斯加大学的杰西卡·拉尔森(Jessica Larsen)博士进行了实验室测试,费尔班克斯(Fairbanks)涉及对高温和压力进行喷发过程中产生的岩石样本。因此,我们将对Vesuvius爆发时发生的事情进行微模拟。
我继续对维苏威大学着迷(尽管有些人称我为痴迷),因为我们了解它的工作原理,我们将更好地预测它的喷发并保护人们免受他们的影响。此外,我们对这座泥泞山的了解也可能适用于许多其他火山。
编者注: 这项研究得到了国家科学基金会的支持(NSF),联邦机构负责在科学和工程领域的所有领域资助基础研究和教育。