确定什么能使岩浆到达地表，什么能控制火山产出的数量和速度，对评估火山灾害具有深远的意义。

来自美国俄勒冈大学地球科学系的梅雷迪思·汤森等人提出了一个耦合岩浆房-岩脉系统的模型，以研究引发火山喷发所需的条件，并确定控制喷发规模的因素。相关成果近日发表在《地质学》杂志。

研究发现，火山岩墙生长和喷发有多种机制。例如岩浆房的体积在临界尺度以下，由于岩浆到达地表之前，岩浆的压力就下降到与周围岩石相同的状态，岩浆就不能形成喷发，从而形成岩墙。岩浆房的体积达到一定规模以上，岩浆很容易到达地表，形成火山喷发，喷发量取决于岩浆房的属性，如岩浆的含水量、化学成分、压力等。

此外，火山喷发的速率、类型和大小，还受地壳压力、连接岩浆房与地表的管道及上升动力学影响。

汤森等人提出的耦合模型，结合了岩墙扩展力学和内腔动力学等要素，包括结晶作用、挥发出溶作用，以及岩浆和周围地壳对内腔压力变化的响应。

融合岩浆含水量、岩浆房深度和初始压强等因素，耦合模型显示，岩浆要形成喷发的临界体积在0.01立方千米到10立方千米之间。模型结果可以与火山现场观测的喷发体积、压力、晶体形态和挥发分含量等数据相结合，从而测算更准确的可喷发岩浆房大小。

例如智利的拉古纳德莫勒火山，其喷发量为0.1–1 立方千米，结合喷发产物含水量情况，根据模型推断的其初始岩浆房的大小为5-20 立方千米之间，与其他学者通过重力测量得出的估计值一致。

汤森等人指出，火山爆发所需的临界岩浆房大小的存在，引发了关于火山如何发展的问题。该模型可以更广泛地应用于理解岩浆内部岩脉过程对岩脉几何形状和传播速率的影响。随着岩浆房的冷却和化学演化，岩浆的密度、粘度等都会发生变化，进而影响岩脉的传播方向和速度。

相关论文信息：https://doi.org/10.1130/G47045.1