对日本菊池火山口周边火山水下沉积物的详细调查,阐明了沉积机制以及该事件的规模。因此,神户大学研究团队发现,7300年前发生的那次事件,是有史以来全新世中规模最大的火山爆发。
除了熔岩,火山还会以快速流动的形式喷射出大量的浮石、灰烬和气体,这种流动被称为“火山碎屑流”,其沉积物是了解过去火山爆发情况的重要数据来源。对于陆地上的火山,地质学家对火山碎屑流的沉积机制有着充分的了解,但沉积物本身由于侵蚀而容易丢失。另一方面,对于海岛或海岸附近的火山,火山碎屑流的沉积过程在很大程度上尚不清楚,这既是因为火山碎屑流与水体的相互作用尚不完全清楚,也是因为可靠的数据难以获得,因此较为稀缺。因此,很难估算许多过去的火山爆发对气候和历史的影响。
以SEAMA Nobukazu和SHIMIZU Satoshi为首的神户大学研究团队乘坐神户大学所有的训练船“Fukae Maru”(后由新建的“Kaijin Maru”取代)出海,在日本九州岛南部沿海的菊池火山口周边进行了地震成像和沉积物采样。地震反射数据的惊人细节以3米的垂直分辨率揭示了沉积结构,并深入海底以下数百米。Shimizu解释说:“由于火山喷发物在海中沉积保存良好,它们记录了喷发时的大量信息。通过针对这一目标优化的地震反射调查,并通过对采集到的沉积物进行识别,我们能够获得关于喷发物分布、体积和搬运机制的重要信息。”
在《火山学与地热研究杂志》上发表的文章中,地球科学家报告称,7300年前发生的一次喷发喷出了大量火山物质(灰烬、浮石等),这些物质在喷发点周围4500多平方公里的区域内沉积。此次喷发事件的等效致密岩石体积在133至183立方公里之间,是科学界已知的全新世(上次冰河时代结束后最近的11700年地球历史)以来发生的最大规模的火山爆发。
在研究过程中,研究团队证实,海底沉积物和附近岛屿上的沉积物具有相同的来源,并且根据它们围绕喷发点的分布,他们弄清了火山碎屑流和水体之间的相互作用。他们注意到,这股水下的火山碎屑流甚至能够逆流而上,穿越很长的距离。
他们的发现为火山巨型事件的难以捉摸的动力学提供了新的见解,这可能有助于识别其他事件的遗迹以及估算其规模。Seama解释说:“像现代文明尚未经历过的那种大型火山爆发依赖于沉积记录,但由于许多沉积在陆地上的火山喷发物因侵蚀而丢失,因此很难精确估算喷发量。但是,巨型火山口喷发是地球科学中的一个重要现象,由于我们也知道它们在过去影响了全球气候和人类历史,因此了解这一现象也具有社会意义。”鉴于此,可以想象的是,这次形成了大约相当于现代首都城市大小的火山口的喷发事件,自人类遍布全球以来,实际上是最大的火山事件。