Kiểu Phun Trào Pelean Là Gì? Cấu Trúc Địa Chất Và Thảm Họa Dòng Mây Nhiệt Núi Lửa

Sáng ngày 8 tháng 5 năm 1902, thành phố Saint-Pierre trên đảo Martinique vẫn còn được gọi bằng cái tên trìu mến là "Tiểu Paris của vùng Antilles". Chỉ vài phút sau 8 giờ sáng, một đám mây khí nóng rực từ ngọn núi phía trên lao xuống và gần như xóa sổ toàn bộ thành phố. Kiểu phun trào Pelean (Pelean eruption style) mang tên của ngọn núi lửa gây ra thảm họa ấy, Mont Pelée. Đặc trưng của nó là vòm dung nham đặc quánh hình thành trên đỉnh núi, rồi nổ tung hoặc sụp đổ, tạo ra những dòng mây nhiệt pyroclastic chuyển động nhanh đến mức con người gần như không có cơ hội chạy thoát.

Chúng tôi không thể viết về chủ đề này mà không thấy nghẹn lòng. Saint-Pierre không bị thiên tai bất ngờ vồ lấy. Ngọn núi đã báo hiệu suốt nhiều ngày, và bài học từ những ngày ấy vẫn còn nguyên giá trị cho đến hôm nay.

Kiểu Phun Trào Pelean Là Gì?

Kiểu phun trào Pelean là dạng phun trào nổ xảy ra khi magma có độ nhớt rất cao bị đẩy lên miệng núi nhưng không thể chảy ra tự do. Thay vì tràn thành dòng, dung nham chất đống ngay tại miệng núi và đông cứng thành vòm dung nham (lava dome) hoặc cột gai dung nham (lava spine), tắc nghẽn lối thoát của khí. Áp suất phía dưới cứ thế tăng lên cho đến khi vòm đá nứt vỡ, nổ tung hoặc đổ sập.

Cần lưu ý rằng thuật ngữ này mang tính lịch sử. Theo USGS, kiểu phun trào Pelean và cụm từ Nuée Ardente (nghĩa là "đám mây rực cháy") ra đời từ quan sát tại Mont Pelée, và ngày nay giới địa chất thường gọi chung hiện tượng này là dòng chảy pyroclastic hoặc dòng mây nhiệt. Nhưng tên gọi Pelean vẫn được dùng rộng rãi trong sách giáo khoa để phân loại các vụ phun trào do vòm dung nham gây ra.

(Xem thêm: Kiểu Phun Trào Vesuvian Là Gì? Các Đặc Điểm Nhận Biết Và Mối Đe Dọa)

Nguồn Gốc Thuật Ngữ Từ Thảm Họa Mont Pelée

Sau vụ phun trào năm 1902, nhà địa chất người Pháp Alfred Lacroix đến Martinique khảo sát và mô tả chi tiết những gì ông quan sát được. Ông đặt tên cho hiện tượng này là Nuée Ardente vào khoảng năm 1903 và 1904. Công trình của ông thường được xem là một trong những nền tảng đầu tiên của ngành núi lửa học hiện đại, vì lần đầu tiên người ta thấy rõ rằng một ngọn núi lửa có thể giết người hàng loạt mà không cần phun dung nham hay tro bụi bay cao.

Cơ Chế Hình Thành Một Vụ Phun Trào Pelean

Các nhà địa chất mô tả diễn biến của kiểu phun trào này qua ba giai đoạn chính:

• Dung nham siêu nhớt dâng lên miệng núi: Magma tham gia thường là dacite hoặc rhyolite giàu silica. Vì quá đặc, dung nham không chảy xa được mà tích tụ ngay tại miệng núi, nguội dần và hóa cứng thành một khối vòm kiên cố, đóng vai trò như nút chai bịt kín đường thoát khí.
• Áp suất khí tăng dần dưới vòm dung nham: Khí núi lửa bị giữ lại phía dưới liên tục tăng áp. Vòm dung nham vừa to dần vừa kém ổn định, giống như một ngôi nhà chất thêm tầng trên một nền móng yếu.
• Vòm nổ tung hoặc sụp đổ, sinh ra dòng mây nhiệt: Khi vòm nứt vỡ hoặc đổ sập do chính trọng lượng của nó, áp suất được giải phóng đột ngột. Khí nóng, tro mịn và đá vụn trộn thành một khối lao xuống sườn núi, thường theo hướng ngang hoặc nghiêng, tạo thành dòng mây nhiệt mà người xưa gọi là Nuée Ardente. Loại dòng chảy này thường chứa nhiều khối đá lớn lẫn tro, nên các nhà khoa học còn gọi là dòng chảy kiểu block-and-ash.

Đặc Điểm Nhận Biết Và Tác Động Hủy Diệt Của Phun Trào Pelean

Một vụ phun trào mang hình thái Pelean có những dấu hiệu và mức độ đe dọa rất riêng:

• Tốc độ và nhiệt độ thiêu rụi: Dòng mây nhiệt có thể di chuyển với tốc độ từ khoảng 100 km/h đến vài trăm km/h, nhiệt độ lên đến vài trăm độ C và có thể tiến gần 1.000°C. Với tốc độ này, nếu không có cảnh báo sớm thì việc sơ tán là điều gần như bất khả thi.
• Cột gai dung nham (Lava Spine): Trong một số đợt phun trào, dung nham đặc bị áp suất đẩy nhô thành cột đá nhọn khổng lồ trên miệng núi. Ở Mont Pelée sau năm 1902, cột gai này cao hàng trăm mét trước khi tự sụp đổ.
• Sức tàn phá theo hướng ngang: Khác với kiểu Plinian đẩy cột tro vọt cao vào tầng bình lưu, kiểu Pelean thường xả luồng khí nóng sát mặt đất dọc theo sườn núi, san phẳng cây cối và công trình trên đường đi.
• Vùng ảnh hưởng tập trung vào các thung lũng: Dòng mây nhiệt đi theo địa hình, nên những con sông, khe núi và vùng trũng dưới chân núi là nơi chịu thiệt hại nặng nhất.

Pelean Khác Gì So Với Vesuvian Và Plinian?

Nhiều người dễ nhầm lẫn hai kiểu phun trào này, vì cả hai đều sinh ra dòng mây nhiệt. Sự khác biệt nằm ở nguồn gốc của dòng chảy:

• Pelean: Dòng mây nhiệt sinh ra chủ yếu do vòm dung nham nổ tung hoặc sụp đổ. Quy mô vụ nổ có thể không lớn, nhưng sức tàn phá tập trung theo sườn núi.
• Vesuvian và Plinian: Cột tro vọt lên rất cao, sau đó mới sụp đổ và sinh ra dòng mây nhiệt. Tro rơi trên diện rộng hơn nhiều. Bạn có thể xem thêm trong bài kiểu phun trào Vesuvian là gì.

Những Sự Kiện Phun Trào Pelean Tiêu Biểu Trong Lịch Sử

• Mont Pelée, Martinique (năm 1902): Đây là thảm họa núi lửa tàn khốc nhất thế kỷ 20. Hoạt động bắt đầu từ ngày 23 tháng 4, và đến sáng 8 tháng 5, dòng mây nhiệt quét xuống Saint-Pierre chỉ trong vài phút. Khoảng 29.000 đến 30.000 người thiệt mạng, thành phố gần như không còn ai sống sót.
• Mont Pelée, Martinique (giai đoạn 1929 đến 1932): Núi lửa lại hình thành vòm dung nham và sinh ra dòng mây nhiệt. Lần này Saint-Pierre được sơ tán kịp thời và không có ai thiệt mạng, một minh chứng rõ ràng cho giá trị của việc nghe theo cảnh báo.
• Núi lửa Mayon (Philippines): Ngọn núi nón tầng đối xứng nổi tiếng này nhiều lần sinh ra dòng mây nhiệt kiểu Pelean. USGS còn nêu vụ phun trào năm 1968 của Mayon như một ví dụ điển hình, và vùng Bicol lân cận luôn nằm trong diện cảnh giác.
• Núi lửa Sinabung (Indonesia): Từ năm 2010, ngọn núi này liên tục xuất hiện rồi lại sụp đổ vòm dung nham, tạo ra nhiều dòng mây nhiệt thiêu rụi đồn điền và làng mạc quanh chân núi.

Mười Lăm Ngày Cảnh Báo Bị Bỏ Qua Ở Saint-Pierre

Điều khiến chúng tôi day dứt nhất ở Mont Pelée là thảm họa không đến trong im lặng. Từ ngày 23 tháng 4, núi đã phun hơi nước và tro. Dòng bùn trượt xuống một con sông và phá hủy một nhà máy đường vào ngày 5 tháng 5. Ngày 8 tháng 5 chỉ là hồi kết của một chuỗi dấu hiệu kéo dài hơn hai tuần.

Nhưng nhiều người dân và cả chính quyền địa phương vẫn chọn ở lại, một phần vì tin rằng nguy hiểm không lớn đến thế. Ngay cả việc nghe tin một ngọn núi lửa khác phun trào ở đảo lân cận cũng khiến họ yên tâm hơn, vì tin rằng áp suất đang được giải tỏa. Đó là một sự lạc quan đắt giá. Bài học ở đây rất rõ ràng: cảnh báo chỉ có ý nghĩa khi người ta đủ khiêm tốn để hành động theo nó.

Công Tác Quan Trắc Và Giám Sát An Toàn

Do dòng mây nhiệt di chuyển cực nhanh, các tổ chức địa chất như USGS, PVMBG (Indonesia) và PHIVOLCS (Philippines) áp dụng quy trình theo dõi liên tục đối với những núi lửa có nguy cơ phun trào Pelean:

• Theo dõi sự phát triển của vòm dung nham: Camera nhiệt hồng ngoại, thiết bị đo khoảng cách laser và ảnh vệ tinh SAR giúp đo tốc độ tăng trưởng cũng như mức độ mất ổn định của khối vòm trên đỉnh.
• Đo độ nghiêng và biến dạng mặt đất: Trạm đo nghiêng (tiltmeter) phát hiện sườn núi phồng lên do áp suất magma dâng bên dưới vòm đá.
• Quan trắc địa chấn và phát thải khí: Rung chấn nhỏ và sự thay đổi lượng khí thoát ra thường là tín hiệu sớm cho thấy vòm dung nham đang chịu áp lực lớn.
• Khoanh vùng cấm và sơ tán sớm: Khi vòm dung nham có dấu hiệu nguy hiểm, chính quyền mở rộng vùng cấm theo hướng sườn núi có nguy cơ sụp đổ cao nhất và chuẩn bị sẵn kế hoạch di dời dân cư.

Câu Hỏi Thường Gặp Về Kiểu Phun Trào Pelean

Nuée Ardente Có Phải Là Dòng Chảy Pyroclastic Không?

Có. Nuée Ardente là tên gọi cổ của một loại dòng chảy pyroclastic, được đặt ra từ quan sát tại Mont Pelée năm 1902. Ngày nay giới khoa học thường dùng thuật ngữ dòng chảy pyroclastic hoặc dòng mây nhiệt (PDC).

Vì Sao Vòm Dung Nham Lại Nguy Hiểm?

Vòm dung nham vừa chặn khí thoát ra, vừa liên tục to dần và mất ổn định. Khi nó sụp đổ hoặc nổ, toàn bộ khối đá nóng và khí bị nén sẽ trút xuống sườn núi chỉ trong vài phút.

Mont Pelée Hiện Nay Còn Nguy Hiểm Không?

Mont Pelée vẫn là núi lửa đang hoạt động, lần phun trào gần nhất kết thúc năm 1932 và hiện được các nhà địa chấn học theo dõi liên tục. Dù không thể dự đoán chính xác thời điểm, hệ thống quan trắc ngày nay giúp việc cảnh báo sớm khả thi hơn rất nhiều so với năm 1902.

Kết Luận

Kiểu phun trào Pelean nhắc chúng ta rằng sức mạnh của núi lửa không phải lúc nào cũng nằm ở độ cao của cột tro. Đôi khi nó nằm ở một khối đá nặng nề đang chờ sụp xuống. Thảm họa Saint-Pierre là vết thương lớn của lịch sử, nhưng cũng là bài học để các thế hệ sau xây dựng hệ thống cảnh báo tốt hơn. Chúng tôi tin rằng việc nghiên cứu cơ chế vỡ vòm dung nham, kết hợp với kỷ luật sơ tán sớm của cộng đồng, là cách bảo vệ hiệu quả nhất cho hàng triệu người đang sống dưới chân các ngọn núi lửa tầng trên toàn cầu.

Nguồn tham khảo:

• USGS, Types of Volcanic Eruptions
• Hickson, Spurgeon, Tilling (2013), Nuée Ardente, Encyclopedia of Natural Hazards, Springer