多巴超級火山與人類巨大災(zāi)難一直是人們津津樂道的話題。然而，當(dāng)時到底發(fā)生的什么?它真的給人類產(chǎn)生巨大災(zāi)難嗎?讓我們回到7.35萬年前，看一看當(dāng)時YTT(Youngest Toba Tuff，即最年輕的多巴凝灰?guī)r)的噴發(fā)景象。
前奏：火山形成
在蘇門答臘島上，由于印度洋板塊俯沖到歐亞板塊之下，形成了一系列火山鏈，多巴火山就是其中之一。然而，為什么只有多巴火山會發(fā)生如此強烈的超級噴發(fā)?原來，多巴火山下方有一條大致垂直于俯沖帶的走滑斷層：調(diào)查員裂縫區(qū)。板塊俯沖時，裂縫區(qū)使大量的海水滲入地下，產(chǎn)生大量的、源源不斷的巖漿供應(yīng)。并且裂縫區(qū)兩側(cè)巖石密度不同，兩側(cè)巖石俯沖角度不同而被撕裂，巖漿更易上升。因此，多巴火山下方形成了一個巨大的巖漿房。
開幕：噴發(fā)開啟
不同于普通火山的氣體爆炸驅(qū)動，超級火山的巖漿房大而扁平，氣體的壓力無法炸開數(shù)千平方千米的巖石，超級火山由浮力驅(qū)動。地下的巖漿房不全是均一液體巖漿，有熔融的圍巖與冷卻的老巖漿，因此地幔的低密度新鮮巖漿有向上的浮力，能不斷上升。當(dāng)累積的浮力與氣體壓力足以克服上覆巖石的屈服強度和構(gòu)造約束時，便會在薄弱處形成環(huán)狀斷層。巖漿突破環(huán)狀斷層形成長而窄的一圈噴發(fā)口，中間的巖石失去支撐，沿斷層滑動下墜，破火山口開始坍塌，超級火山噴發(fā)開始。
高潮：超級噴發(fā)
巖漿房巨大的浮力與壓力與斷層的摩擦力阻礙破火山口塌陷，但由于巖石體量過于巨大，無法維持在一個高度，因此破火山口的塌陷從始至終，是一個緩慢的過程。破火山口像一個軟木塞，塞入巖漿房，把巖漿從環(huán)狀斷層中擠出，大大增加了噴發(fā)量與噴發(fā)速率。回到地表，由于多吧火山噴發(fā)通道過窄，噴發(fā)速率過快，爆炸噴出的固體顆粒來不及和空氣對流形成普林尼噴發(fā)柱。而是在最初炸到一定高度后快速坍塌，形成洪水一般的火山碎屑流噴發(fā)，連綿不斷。噴發(fā)的開始導(dǎo)致破火山口減壓，加速了破火山口坍塌與巖漿的擠出。超級火山過多的物質(zhì)與過高的溫度使底部的火山碎屑流不再是氣浪與固體，而是熔化為液體貼地流動，冷卻后形成凝灰?guī)r，因此火山碎屑流噴發(fā)的階段被稱為伴熔結(jié)凝灰?guī)r階段。由于沒有普林尼噴發(fā)柱，較粗的顆粒沉降貼地流動，較細的顆粒沉降慢，被上升氣流攜帶至上部，被盛行風(fēng)搬運至遠處降灰，這就是淘析作用產(chǎn)生的伴火山碎屑流火山灰。伴火山碎屑流火山灰由于顆粒較小，會擴散較遠并且降灰厚度隨距離增加減少慢。多巴火山的火山灰覆蓋了整個印度半島，遠在東非都有火山灰沉積。
落幕：噴發(fā)結(jié)果
經(jīng)過間斷的數(shù)階段噴發(fā)，數(shù)周到數(shù)個月后第四紀(jì)最大的火山噴發(fā)YTT結(jié)束。此次噴發(fā)釋放出約2800 km³ 的致密巖石當(dāng)量(DRE)，屬于VEI-8級噴發(fā)。火山碎屑流和厚度巨大的火山灰摧毀了多巴火山周邊的區(qū)域，而更大尺度上多巴火山噴出大量二氧化硫，造成了全球的巨大降溫與全球降雨減少。
然而，這次巨大降溫真的造成人類的滅頂之災(zāi)嗎?根據(jù)圖四模擬，劇烈降溫主要集中在北半球中高緯度地區(qū)，對非洲與其它低緯度人類搖籃的影響不大，大約持續(xù)5-10年后氣溫也會慢慢恢復(fù)。而實際研究表明可能只有持續(xù)數(shù)年少于3℃的降溫，沒有地質(zhì)證據(jù)證明YTT造成嚴(yán)重的火山冬天，也沒有考古證明YTT噴發(fā)嚴(yán)重干擾古人類生活。非洲的馬拉維湖對沉積物的鉆探發(fā)現(xiàn)YTT噴發(fā)后沒有明顯環(huán)境變化;南非、印度等地YTT噴發(fā)前后石器變化不大，證明YTT噴發(fā)沒有對古人類造成巨大影響;印度的動植物化石也表明YTT噴發(fā)并未對當(dāng)?shù)厣锶郝湓斐擅黠@破壞。
因此，YTT超級噴發(fā)再劇烈，對于地球尺度仍然太小、太短暫，對地球的影響也是微乎其微。但是對如今的人類，環(huán)境承載接近極限，又能不能挺過一場類似的超級噴發(fā)呢?
本文作者：廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院羊自牧、吳梽浩。
本文由海洋負排放(ONCE)國際大科學(xué)計劃、廈門大學(xué)碳中和創(chuàng)新研究中心支持。
責(zé)編：微科普