Kiểu Phun Trào Surtseyan Là Gì? Cấu Trúc Địa Chất Và Cơ Chế Bùng Nổ Nước - Magma Dưới Biển
Bài viết phát hành:
Cập nhật lần cuối:
Ngày 14 tháng 11 năm 1963, một con tàu đánh cá ngoài khơi phía nam Iceland bất ngờ thấy cột khói đen bốc lên từ mặt biển. Ban đầu, các ngư dân nghĩ có tàu nào đó đang cháy. Nhưng không phải vậy, một hòn đảo mới đang được sinh ra ngay trước mắt họ. Mỗi lần kể lại câu chuyện này, chúng tôi vẫn cảm thấy rùng mình, vì đó là khoảnh khắc Trái Đất tự viết thêm một trang mới lên bản đồ thế giới. Hiện tượng ấy được gọi là kiểu phun trào Surtseyan (Surtseyan eruption style).
Đây là hình thức phun trào bùng nổ ở vùng nước nông, nơi sức mạnh của dòng magma nóng rực tương tác trực tiếp với nước biển lạnh giá. Tên gọi lấy theo đảo núi lửa Surtsey ngoài khơi bờ biển phía nam Iceland, hình thành từ năm 1963. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cùng bạn tìm hiểu cơ chế, đặc điểm, những hòn đảo tiêu biểu và cách con người bảo đảm an toàn hàng hải trước loại hình phun trào độc đáo này.
Kiểu Phun Trào Surtseyan Là Gì?
Kiểu phun trào Surtseyan là loại hình phun trào núi lửa thủy văn (phreatomagmatic eruption) xảy ra ở vùng nước nông như biển, vùng ven bờ hoặc hồ, khi magma dâng lên và vỡ vụn, tiếp xúc trực tiếp với lượng lớn nước bề mặt. Theo cách phân loại của Cơ quan Công viên Quốc gia Hoa Kỳ, đây là kiểu phun trào mà trong điều kiện khô sẽ diễn ra như phun trào Strombolian, và thường gồm magma basalt. Khi có nước tham gia, mức độ bùng nổ tăng lên rất nhiều.
Một điểm cần lưu ý rằng hoạt động Surtseyan thường không ổn định. Những đợt nổ ngắn, dữ dội liên tiếp thường xen kẽ với các giai đoạn êm hơn, khi hơi nước sinh ra rồi ngưng tụ. Phần lớn tro ướt rơi trở lại miệng hố rồi lại bị các vụ nổ sau hất tung lên.
Các nhà nghiên cứu núi lửa phân tích cơ chế của hình thái Surtseyan qua những yếu tố cốt lõi sau:
- Tương tác magma và nước bùng nổ (Phreatomagmatic Activity): Khi magma basalt có nhiệt độ trên 1.000 độ C gặp nước biển ở vùng nước nông, nước bị chuyển thành hơi gần như tức thì, thể tích giãn nở đột ngột gấp hàng nghìn lần. Sự thay đổi áp suất cực nhanh này xé magma thành các hạt tro mịn và mảnh vụn thủy tinh núi lửa gọi là sideromelane.
- Cột phun dạng đuôi phượng (Cypressoid Jets hay Cock's Tail Plumes): Vụ nổ bắn ra các tia nước, hơi nước, tro bụi và đá vụn sẫm màu, xuyên qua mặt nước rồi xòe rộng ra không trung theo hình dạng giống đuôi gà trống hoặc cành cây bách. Đây là hình ảnh nhận biết quen thuộc nhất của kiểu Surtseyan.
- Sự hình thành dòng mây sóng đáy (Base Surges): Ở chân cột phun, các luồng khí nóng chứa tro mịn và hơi nước lan theo phương ngang với tốc độ rất nhanh, quét qua mặt nước và tạo thành những vành mây cuồn cuộn bao quanh tâm vụ nổ.
- Yếu tố độ sâu nước: Một nghiên cứu công bố trên tạp chí Communications Earth and Environment cuối năm 2025 về sống núi Reykjanes cho thấy độ sâu đóng vai trò rất quan trọng. Phun trào trào dâng chiếm ưu thế ở nơi nước sâu hơn khoảng 300 mét, còn vùng nước nông hơn lại ưu tiên phun trào Surtseyan.
(Xem thêm: Kiểu Phun Trào Hawaii Là Gì? Cấu Trúc Địa Chất Và Dòng Dung Nham Bất Tận Của Núi Lửa Khiên)
Các Đặc Điểm Nhận Biết Và Tác Động Địa Hình Của Phun Trào Surtseyan
Một đợt phun trào Surtseyan để lại những dấu ấn địa chất rất rõ nét:
- Khai sinh các hòn đảo núi lửa mới: Tro bụi và xỉ núi lửa tích tụ liên tục quanh miệng phun tạo nên nón tro túp (tuff cones) hoặc vành tro túp (tuff rings), dần nhô lên khỏi mặt nước thành đảo mới. Chúng tôi thấy điều này thật kỳ diệu, vì một hòn đảo có thể ra đời chỉ sau vài ngày.
- Chuyển đổi hình thái phun trào: Khi đảo đủ cao để ngăn nước biển tràn vào miệng hố, giai đoạn bùng nổ Surtseyan kết thúc và núi lửa chuyển sang kiểu phun trào Strombolian hoặc Hawaiian với dòng dung nham chảy tự do. Điều này giải thích vì sao đảo Surtsey bền vững được đến ngày nay.
- Cấu tạo đá tuff đặc trưng: Các lớp tro mịn gặp nước biển nhanh chóng kết dính và hóa cứng thành đá túp núi lửa (palagonite tuff), có thể chống xói mòn do sóng biển khá tốt.
- Sản phẩm phun trào và dòng dung nham hiếm gặp: Vật chất chủ yếu là tro, khối đá vụn và đôi khi các hạt tro kết tụ. Các dòng dung nham thường ngắn và hiếm xuất hiện trong giai đoạn bùng nổ.
- Hòn đảo có thể tồn tại ngắn ngủi: Không phải đảo nào cũng bền. Nếu đảo chỉ gồm tro mềm, sóng bão có thể bào mòn rất nhanh khiến đảo chìm xuống biển trở lại.
Những Ngọn Núi Lửa Tiêu Biểu Cho Kiểu Phun Trào Surtseyan
Lịch sử địa chất đã ghi nhận nhiều sự kiện khai sinh hòn đảo nổi tiếng nhờ hình thức bùng nổ này:
- Đảo Surtsey (Iceland, 1963 đến 1967): Đây là ví dụ điển hình nhất của lịch sử hiện đại. Vụ phun trào dưới biển bắt đầu ngày 12 tháng 11 năm 1963 ở độ sâu khoảng 130 mét, và nón tro vượt mặt nước chỉ ba ngày sau đó. Trong suốt 3,5 năm, hoạt động luân phiên giữa giai đoạn bùng nổ thủy văn và giai đoạn trào dâng. Kết quả là hòn đảo Surtsey cùng một số đảo phụ tồn tại ngắn ngủi. Ngày nay Surtsey là phòng thí nghiệm tự nhiên vô giá về địa chất và sự tiến hóa sinh học, được UNESCO công nhận là Di sản Thế giới.
- Đảo Graham (Sicily, Ý, năm 1831): Một hòn đảo núi lửa nhỏ nhô lên rồi biến mất, từng gây tranh chấp giữa nhiều quốc gia và còn được gọi là Ferdinandea. Câu chuyện này khiến chúng tôi thấy tiếc nuối vì một hòn đảo mong manh đến vậy.
- Núi lửa Anak Krakatau (Indonesia): Ngọn núi này nhô lên khỏi mặt biển tại eo biển Sunda vào những năm 1927 đến 1930 và trải qua chuỗi vụ nổ Surtseyan với các cột khói đuôi phượng bốc cao. Sau đợt phun trào tháng 12 năm 2018 khiến nhiều phần của núi chìm dưới nước, hoạt động Surtseyan lại tiếp diễn.
- Núi lửa Hunga Tonga và Hunga Haʻapai (Tonga): Các đợt phun trào dưới nước năm 2009 và giai đoạn 2021 đến 2022 mang đặc tính Surtseyan trước khi có sự kiện bùng nổ lớn vào tháng 1 năm 2022.
- El Hierro (quần đảo Canary), Fukutoku Okanoba (Nhật Bản): Hai điểm ghi nhận hoạt động Surtseyan trong các năm 2011 đến 2012 và 2021, cho thấy kiểu phun trào này vẫn diễn ra trong thời đại chúng ta.
Công Tác Giám Sát Và Cảnh Báo An Toàn Hàng Hải
Do xảy ra ở vùng ven bờ và trên các tuyến hàng hải, các tổ chức địa chất như IMO Iceland, PVMBG và USGS triển khai những biện pháp giám sát đặc thù:
- Cảm biến sóng âm dưới nước (Hydroacoustic Sensors): Đo các tần số âm thanh lan truyền trong nước biển để phát hiện sớm các vụ nổ ngầm trước khi chúng lộ ra trên mặt nước.
- Quan trắc nhiệt độ nước và ảnh vệ tinh: Theo dõi màu nước biển thay đổi do tro bụi và lưu huỳnh, cùng nhiệt độ bề mặt tăng lên, bằng ảnh vệ tinh quang học và hồng ngoại.
- Cảnh báo an toàn hàng hải và hàng không: Thiết lập vùng cấm tàu thuyền trong bán kính nguy hiểm để tránh đá văng, mây khí nóng và sóng xung kích, đồng thời cảnh báo máy bay về cột tro bụi.
- Theo dõi địa chấn khu vực: Mạng lưới máy đo địa chấn ghi nhận các rung động báo hiệu magma đang dâng lên gần đáy biển, giúp cải thiện thời gian ứng phó.
Nếu bạn là thủy thủ, ngư dân hoặc du khách đi biển ở những vùng núi lửa ngầm, chúng tôi khuyên bạn luôn cập nhật thông báo hàng hải và tránh xa khu vực nước sủi bọt hoặc đổi màu bất thường. Biển có thể trông yên bình ngay trước khi cột khói đuôi phượng xuất hiện.
Kết Luận
Kiểu phun trào Surtseyan cho thấy cuộc gặp gỡ mãnh liệt giữa lửa và nước trong lòng đại dương. Nghiên cứu cơ chế bùng nổ thủy văn không chỉ giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn quá trình kiến tạo hành tinh mà còn góp phần bảo đảm an toàn cho hoạt động giao thương hàng hải và hàng không quốc tế. Với chúng tôi, mỗi hòn đảo mới ra đời là một lời nhắc rằng Trái Đất chưa bao giờ ngừng sáng tạo.
Nguồn tham khảo:
