开发了新的地球化学模型，为解释和理解喷发事件提供了进一步的工具，也用于评估火山危机中的危害。
来自埃特纳火山天文台和国家地球物理与火山学研究所 (INGV) 巴勒莫分部的一组研究人员将深度岩浆补给的估计与火山脱气测量相结合，量化了埃特纳火山在2018 年 XNUMX 月喷发的开始。
结果包含在研究“我根据地球化学信号推断的玄武岩明渠火山的强烈超压：2018 年 XNUMX 月埃特纳火山喷发的案例'，刚刚发表在《科学进展》杂志上。
事实上，由于监测和监视网络的重要扩展，埃特纳火山被用作案例研究，该网络也是在 INGV 与民防部合作的背景下开发的，旨在测量火山的放气量。
该研究解决了火山系统深处存在的气体与它们在地表释放的气体之间的平衡这一尚未解决的问题。 科学家们首先评估了在调查喷发活动之前几年开始的埃特纳火山喷出的火山气体的流量和化学成分的测量值。
这个创新的想法是通过比较排放到大气中的气体量和从地壳深处与岩浆一起上升的气体量而产生的。 后者是使用最近 INGV 研究“火山气体中氦同位素的时间变化量化岩浆储层的喷发前再填充和加压：埃特纳火山案例”中确定的原始方法计算的，该方法在物理和化学模型中使用地球化学数据岩浆室加压。 因此可以量化，在XNUMX月喷发时，火山系统已经积累了大量的岩浆流体，这些岩浆流体是正常的火山脱气无法有效释放的。 通过这种方式，必要的能量可用于两个堤坝的侵入（即岩石的亚垂直断裂，由上升的岩浆的推力决定）和喷发裂缝的打开，重新激活滑移山的东侧，终于引发了阵发性爆炸。
“我们的研究强调了通常随火山下方地幔的岩浆上升的气体量与喷发前和喷发间期排放的气体量之间的不平衡”，INGV 的研究员 Antonio Paonita 解释道。 “几乎实时地识别和量化这种“不平衡”及其演变，为评估火山的“活动状态”提供了新的解释关键。 这方面对于预测火山活动也非常重要，尤其是在人口密度高的地区”。
深部积累的气体与地表排放的气体之间的不平衡增加了众所周知的估计储存在地壳中的岩浆量与实际排放到地表的岩浆量之间的差异，这个话题在科学界。
“已经开发了 2018 年 XNUMX 月喷发的岩浆释气的热力学模型，”研究人员解释说。 “因此，我们发现我们监测到的各种类型的地球化学信号‘看到’了岩浆供给系统中不同的深度窗口，使我们能够跟踪岩浆上涌的时间，并假设 XNUMX 月喷发的准备工作几乎开始了事件发生前两年“。
事实上，该研究的另一个有趣方面涉及对整个过程的实现时间的估计，该过程将深层现象与观察到的表面现象联系起来。
“我们能够观察到 2018 月喷发的整个喷发过程，旨在将深层岩浆输入的开始与地表喷发表现联系起来，持续了大约两年。 这个漫长的积累过程几乎不会在一次爆发事件中结束，无论多么猛烈，但它需要很长时间才能消散。 埃特纳火山以其非常频繁的喷发活动不断证实了这一点，其中出现了特别活跃的事件，例如 XNUMX 年的喷发，从长远来看，它试图恢复来自深处的流体和岩浆输入与熔岩排放和气体之间的平衡。表面”。
“研究结果”， Paonita 总结道，“代表了理解一般玄武岩火山喷发升级的重大进展。 埃特纳火山是开放式玄武岩系统的原型，类似的过程很可能在世界各地的许多火山中发生。”
已发表的研究具有本质上的科学价值，目前对民防方面没有直接影响。
链接： https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/sciadv.abg6297
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岩浆脱气评价有助于认识玄武岩火山喷发
开发了新的地球化学模型，为解释和理解喷发事件提供了进一步的工具，也用于评估火山危机的危害
通过将深度岩浆补给的估计与火山脱气测量相结合，来自 Osservatorio Etneo 和 Istituto Nazionale di Geofisica e Volcanologia (INGV) 巴勒莫分部的一组研究人员量化了埃特纳火山开始前的高压作用2018 年 XNUMX 月的喷发。
结果包含在刚刚发表在《科学进展》杂志上的研究“根据地球化学信号推断的玄武岩开放管道火山的强烈超压：2018 年 XNUMX 月埃特纳火山喷发的案例”中。
由于旨在测量火山脱气的监测和监视网络的重要扩展，埃特纳火山被用作案例研究，该网络是 INGV 与意大利民防部合作计划的一部分。
该研究解决了火山系统深处存在的气体与它们在地表脱气之间的平衡这一尚未解决的问题。 科学家们首先考虑了对埃特纳火山喷出的火山气体的产量和化学成分的测量，这些测量是从调查的喷发活动前几年开始的。 创新的想法包括比较排放到大气中的气体量以及来自地壳深处和岩浆的气体量。 后者是通过使用最近 INGV 研究“火山气体中氦同位素的时间变化量化岩浆储层中喷发前的再填充和加压：埃特纳火山案例”中开发的原始方法计算得出的，该方法将地球化学数据用于物理和化学分析岩浆房加压模型。 据量化，在XNUMX月喷发时，火山系统已经积累了大量的岩浆流体，这些岩浆流体是正常的火山脱气无法有效释放的。 通过这种方式，所需的能量可用于侵入两个堤坝（由上升的岩浆推力决定的岩石的亚垂直裂缝）和喷发裂缝的打开，同时重新激活东侧的滑动山并最终引发阵发性爆炸。
“我们的研究强调了通常随火山下方地幔的岩浆上升的气体量与喷发前和喷发间期排放的气体量之间的不平衡“，INGV 研究员 Antonio Paonita 解释说。”几乎实时地识别和量化这种“不平衡”及其演变，为评估火山的“活动状态”提供了新的解释钥匙。 这方面对于预测火山活动也非常重要，特别是在人口密度高的地区“。
深部积累的气体与地表排放的气体之间的不平衡与众所周知的估计储存在地壳中的岩浆量与实际排放到地表的岩浆量之间的差异相似，这个主题在科学界。
研究人员解释说：“已经开发了 2018 年 XNUMX 月喷发的岩浆脱气热力学模型。”我们跟踪岩浆上升的时间，并假设 XNUMX 月喷发的准备工作在事件发生前几乎两年就开始了”.
该研究实际上产生的另一个有趣的方面涉及对整个过程的准备时间的估计，该过程将深层岩浆动力学的开始与表面观察到的现象联系起来。
“我们观察到，2018 月喷发的整个喷发过程，被认为是将深层岩浆输入的开始与地表喷发表现联系起来的过程，持续了大约两年。 这个漫长的积累过程几乎不会因一次爆发事件而结束，即使非常猛烈，但也需要很长时间才能消散。 埃特纳火山通过其非常频繁的喷发活动不断证实这一点，其中我们观察到特别活跃的事件，例如 XNUMX 年的喷发。从长远来看，他们试图在来自深处的流体和岩浆与熔岩和气体的输入之间恢复平衡地表排放“。
“研究结果”，Paonita 总结道， “代表在理解一般玄武岩火山喷发升级方面向前迈出了重要一步。 埃特纳火山是开放管道玄武岩系统的原型，类似的过程很可能在世界各地的许多火山中起作用“。
已发表的研究具有本质上的科学价值，目前对民防方面没有直接影响。
图 1 - CO2 的累积输入和输出。 从深度（蓝线）引入岩浆系统并通过羽流除气（棕线）排放的 CO2 累积量。 还显示了 P39 位点（粉红色虚线）的 He 同位素比信号。
图 1 - CO2 的累积输入和输出。 从深度（蓝线）输入岩浆系统并从羽流脱气（棕线）输出的 CO2 累积量。 还显示了来自 P39 站点的同位素信号（粉红色虚线）。
图 2 - 为 2018 年 2018 月喷发提供燃料的埃特纳火山岩浆系统示意图。从上面看，岩浆和流体在深处的长期补给，自 2 年 3 月 XNUMX 月以来，岩浆通过中间系统转移到火山大厦的底部，最后管道中蓄积系统的加压（陨石坑下方 XNUMX-XNUMX 公里）以及深层和中间供应系统的减压。
图 2 - 为 2018 年 2018 月喷发提供能量的埃特纳火山岩浆系统草图。 从顶部看，2 年 3 月至 XNUMX 年 XNUMX 月，岩浆和流体在深部持久的补给，岩浆通过中间系统输送到火山机构的底部，最后是管道储存系统的耦合增压 (XNUMX-XNUMX)陨石坑下方公里）和深层和中层水库减压。
图 3 - 2017 年 2019 月至 3 年 4 月期间的地球化学信号。从下到上：a) 外围气体中的 2He/2He 同位素比（例如 R/Ra，其中 R=样品同位素比，Ra=大气同位素比）； b) EtnaGAS 网络记录的土壤排放的 CO2 总通量的归一化曲线（日平均值和每周移动平均值，分别为灰线和蓝线）； c) 在埃特纳火山羽流中测得的 CO2/SO24 比率，以及 d) 在火山羽流中测得的每日和每周 SOXNUMX 通量（分别为灰线和黑线）。 通过区分喷发事件和火山灰排放（绿色、灰色条带）和 XNUMX 月 XNUMX 日的喷发阶段（红色条带）突出了所研究时期的火山活动。
图 3 - 调查了 2017 年 2019 月至 3 年 4 月期间的地球化学信号。从下到上：a) 外围气孔中的 2He/2He 同位素比（作为 R/Ra，R=样品中的同位素比，Ra=同位素在空气中的比例）； b) EtnaGAS 网络记录的土壤排放的 CO2 总流量的归一化曲线（灰线和蓝线分别为日平均值和每周运行平均值）； c) 在埃特纳火山羽流中测得的 CO2/SO24 比率，以及 d) 在火山羽流中测得的每日和每周大量 SOXNUMX 通量（分别为灰线和黑线）。 研究期间的火山活动也通过区分喷发和火山灰排放事件（绿色、灰色头带）和 XNUMX 月 XNUMX 日的喷发阶段（红色带）来显示。