研究团队指出，火山内部的“管道体系”往往在地下深处延长并形成高度复杂的收集，即就是同一火山，其岩浆在不合喷发事宜中也可能沿着截然不合的路径上升并释放压力。此次由康奈尔大年夜学地球与大年夜气科学系查尔斯·N·梅洛斯讲席传授埃斯特班·加泽尔（Esteban Gazel）领衔的合作项目，选择构造相对“简单”、以挥发分为主导的埃特纳火山作为对象，体系分析了这座火山过往两次代表性爆发事宜的岩浆晶体样本。
研究团队强调，火山喷发是否出现爆炸性，与岩浆黏度以及岩浆中所含挥发性气体的数量与分布密切相干。加泽尔用碳酸饮料作比方：假如打开没有摇摆过的汽水瓶，只会安稳放气；而激烈摇摆后再开瓶，瓶中气泡敏捷分别并膨胀，造成激烈喷涌，火山的喷发过程在必定程度上与此类似。
水和二氧化碳是火山岩浆中最重要的两类挥发性组分，地质学界经久将水视为主导火山爆发行动的关键挥发物。然而，加泽尔课题组在2023年的研究中提出，二氧化碳同样可以直接触发爆炸式喷发，这一结论源自他们应用拉曼光谱技巧分析岩浆晶体中渺吝啬泡的全新办法。
经由过程拉曼光谱，研究人员可以或许测量岩浆中晶体包裹体内微米级气泡的二氧化碳密度，这些气泡的厚度只有人类头发的百分之一到十分之一阁下。加夫里连科介绍说，在获得二氧化碳密度之后，团队借助状况方程将其转换为压力，再由压力推算岩浆地点的深度，从而以前所未有的精度重建火山内部管道体系的三维构造。
在本次研究中，团队将这一技巧应用于埃特纳火山的两次重要喷发事宜，成果注解：同一火山在不合汗青时代可以经由过程完全不合的“通道”释放岩浆和蔼体。个中一场产生于公元前122年的喷发范围极大年夜，岩浆成分属于镁铁质低黏度类别，喷发类型则被归类为“普林尼式”——这是以公元79年维苏威火山喷发的记录者老普林尼定名的最为激烈的喷发等级。
为获得高质量样本，研究合作者特里·普兰克（Terry Plank）和布鲁斯·霍顿（Bruce Houghton）曾深刻埃特纳火山野外开展体系采样，并对岩浆晶体进行序列分析和精细测量。数据注解，在公元前122年此次事宜中，岩浆最初从约22千米深处迟缓上升，在距离地表2至5千米的浅层停止了数周，时代逐渐掉去部分气体，最终才触发喷发。
团队随后将新数据与另一场更早的喷发——约4000年前的“秋季层状喷发事宜”（Fall Stratified event）样本进行比较。成果显示，后者的岩浆上升过程截然不合：岩浆从约24至30千米的更深地幔层位敏捷涌向地表，仅在数小时内完成上升并喷发，其重要驱动力来自岩浆中明显更高浓度的二氧化碳。
加泽尔指出，不合火山在挥发性组分构成上存在明显差别：有些位于洋岛的火山以高浓度二氧化碳为主导，而俯冲带火山则更受水含量控制。埃特纳火山属于少数几类水与二氧化碣两种挥发物“竞争主导权”的特别火山，研究成果显示，当二氧化碳浓度跨越某一阈值时，喷发会从更深处敏捷启动并在短时光内爆发；而当水的影响更强时，喷发过程则重要受浅层构造控制，岩浆会在近地表停止、脱气后再喷发。
今朝，加泽尔团队正将同样的办法推广应用于智利、夏威夷等地区的多座火山，欲望构建更广泛的火山内部管道精细模型。他表示，幻想状况下，这种分析应当在全球每一座火山上开展，因为这些基本数据对于建立喷发物理模型和完美火山灾害风险评估体系至关重要。
研究成果揭橥在期刊《地球化学、地球物理、地球体系》（Geochemistry， Geophysics， Geosystems），论文第一作者为前康奈尔大年夜学博士后研究员马克西姆·加夫里连科（Maxim Gavrilenko）。加泽尔经久存眷火山喷发机制，尤其是哪些身分会触发激烈的爆炸式喷发以及不合挥发性组分在这一过程中发挥的主导感化。
除了科学价值之外，埃特纳火山在文化层面同样惹人注目，它在古希腊神话中被视为巨人提丰（Typhon）和恩克拉多斯（Enceladus）的安葬之地。加泽尔形象地将两次喷发的地下管道体系分别比作这两位神话巨人：公元前122年的普林尼式喷发对应一条细长蜿蜒的“提丰式”管道，而较老的那次事宜则类似体量较小的“恩克拉多斯式”构造，他坦言在埃特纳工作很难不被这里的汗青、古典文化与本地美食所吸引。
据悉，这项“埃特纳火猴子元前122年镁铁质普林尼式喷发的深源肇端与浅层发射机制”（Deep Origin and Shallow Launch for the Etna 122 B.C. Mafic Plinian Eruption）研究由美国国度科学基金会赞助。论文于2026年6月2日正式揭橥，并给出了具体的理论模型和不雅测数据，为将来全球火山喷发机理研究和风险评估供给关键参考。
发表评论 取消回复