基拉韦厄火山1823年大裂隙喷发的Keaīwa熔岩流快速侵位机制及其高喷发速率启示

本研究针对基拉韦厄火山西南裂谷带1823年Keaīwa熔岩流的异常薄层片状形态与高喷发速率现象，通过野外调查、地球化学分析与VolcFlow数值模拟，揭示其形成机制源于大裂隙（Great Crack）的突发性扩张及上坡岩浆快速排泄，提出该事件代表夏威夷火山罕见的高效喷发模式（喷发速率达5800 m3 /s），对火山灾害预警具有重要启示意义。

　　

基拉韦厄火山作为全球最活跃的盾状火山之一，其喷发行为长期吸引着火山学家的目光。1823年，该火山西南裂谷带（SWRZ）发生了一次与众不同的喷发事件——Keaīwa熔岩流从一条长达10公里的连续裂隙（后称“大裂隙”）中喷涌而出，形成了面积达12.4 km²
却异常薄（平均厚度仅42 cm）的片状熔岩流。这种形态在夏威夷火山中极为罕见，因为典型的pāhoehoe熔岩流通常呈现复杂的管状-趾状结构，而此次喷发既未形成火山渣锥等构造地貌，又以高达5800 m³
/s的喷发速率覆盖了10米高的先成火山锥（Lava Plastered Cones）。这些反常特征引发了一个核心科学问题：是什么机制驱动了这种高效喷发？

为解开谜团，Andrea Tonato等研究者开展了多学科交叉研究。通过野外测量熔岩流厚度（15-312 cm）、采集玻璃与全岩样品进行地球化学分析（MgO含量6.40±0.10 wt%与7.39±0.07 wt%），结合VolcFlow模型在2米分辨率数字高程模型（DEM）上的模拟，系统重建了喷发动力学过程。研究发现，大裂隙可能在喷发前11个月开始形成，并在喷发时突然扩张，导致上坡储存的岩浆被动释放。玻璃温度计（1153±13°C）证实岩浆粘度并无异常，高喷发速率（3500 m³
/s DRE）与快速前锋速度（11 m/s）源于构造触发的岩浆库瞬时排空。这一发现挑战了传统认为夏威夷火山喷发均属平缓溢流的认知，揭示了类似构造-岩浆耦合事件可能引发突发性灾害。

关键技术方法
研究团队采用三重证据链：1) 野外测量熔岩流厚度与裂隙特征；2) 电子探针分析玻璃成分与MgO-in-glass温度计；3) 基于高精度DEM的VolcFlow数值模拟，约束最小喷发速率与流速。样本来自大裂隙沿线新鲜溅落物与熔岩流代表性区域。

研究结果
Southwest Rift Zone背景
基拉韦厄火山90%地表被1500年内喷发的熔岩覆盖，其SWRZ存在3公里宽的裂隙带。大裂隙作为其中最连续的构造（延伸10公里），是1823年喷发的通道。

Field observations and measurements
熔岩流边缘厚度仅15-110 cm，树模显示喷发后存在显著排空（h_hole
=312 cm→h_post
=160 cm）。裂隙壁保留的熔岩回灌特征支持喷发伴随裂隙扩张。

Formation of the Great Crack
大裂隙的形成与南翼滑动事件相关，地震活动先于喷发11个月。缺乏火山碎屑堆积表明岩浆脱气充分，喷发为被动排泄而非爆炸性活动。

Conclusions
该研究首次量化了夏威夷火山罕见的高效喷发事件，证明薄层片状熔岩流是极高喷发速率的形态标志。这种由构造活动触发的“岩浆泄洪”式喷发（持续时间可短至1小时）对现有灾害响应体系提出挑战，需重新评估基拉韦厄与冒纳罗亚火山的潜在突发风险。

重要意义
论文发表于《Journal of Volcanology and Geothermal Research》，不仅为理解火山裂隙喷发的多样性提供了新案例，更建立了构造-岩浆相互作用诱发极端喷发的理论框架。研究者特别指出，类似1823年的事件若重现，现有监测系统可能难以及时预警，这对人口稠密的夏威夷岛防灾规划具有直接指导价值。