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二氧化碳，而不是水，引發了爆炸性的玄武巖火山

二氧化碳


二氧化碳，而不是水，引發了爆炸性的玄武巖火山


二氧化碳，而不是水，引發了爆炸性的玄武巖火山 。信用:Unsplash/CC0公共領域
據康奈爾大學：地球科學家長期以來認為，水——以及地殼中儲存的淺層巖漿——推動了火山爆發 ?，F在，由于康奈爾大學新開發的研究工具，科學家們已經了解到氣態二氧化碳可以引發爆炸性噴發 。
一個新的模型表明，玄武巖火山通常位于構造板塊的內部 ， 由地幔內的深層巖漿供給，儲存在地球表面以下約20至30公里處 。
這項研究提供了我們星球深層內部動態和組成的更清晰的圖像，對改善火山災害規劃具有意義，發表在2023年8月7日的《美國國家科學院院刊》上 。
“我們過去認為所有的活動都發生在地殼中，”資深作者Esteban Gazel說，他是康奈爾工程學院地球和大氣科學系的Charles N. Mellowes工程學教授 ?！拔覀兊臄祿砻?，巖漿直接來自地幔——快速穿過地殼——由二氧化碳的出溶作用(從液體中分離氣體的過程階段)驅動 。
“這完全改變了火山爆發的模式，”Gazel說 ?！八械幕鹕侥Ｐ投家运疄橹饕獓姲l驅動力，但水與這些火山關系不大 。是二氧化碳將這些巖漿從地球深處帶了出來 。”
大約四年前 ， Gazel和Charlotte devi tre(22歲 ， 博士，現為加州大學伯克利分校的博士后研究員)開發了一種用于拉曼光譜(通過顯微鏡檢查散射光子的設備)的高精度二氧化碳密度計(在一個微小的容器中測量密度) 。
天然樣本——火山噴發產生的晶體中捕獲的微觀大小的富含二氧化碳的氣泡——然后通過拉曼光譜進行測量，并應用新開發的密度計進行量化 ?；旧?，科學家們正在檢查一個顯微鏡下的時間膠囊，以提供巖漿的歷史 。這項新技術對于近實時精確估計巖漿儲量至關重要 ， Gazel的團隊在2021年加那利群島拉斯帕爾馬斯火山爆發期間測試了這項技術 。
此外，科學家們開發了評估激光加熱對富含二氧化碳的夾雜物(發現包裹在晶體中)的影響的方法 ， 并準確評估熔體夾雜物和氣泡體積 。他們還開發了一種實驗性的再加熱方法，以提高準確性，并適當地考慮到氣泡內作為碳酸鹽晶體捕獲的二氧化碳 。
“開發方法和儀器設計極具挑戰性，尤其是在疫情的高峰期 ， ”Gazel說 。
利用這些新工具，科學家們仔細觀察了大西洋塞內加爾西部Cabo佛得火山的火山沉積物 。他們在鎂-鐵硅酸鹽晶體中包裹的微小熔融包裹體中發現了高濃度的揮發物 。晶體中二氧化碳含量較高，這表明巖漿儲存在地表以下幾十公里處——地幔中 。
該小組還發現 ， 這一過程與供給這些火山的深部地幔源有關 。
根據這篇論文，這意味著像Fogo火山爆發這樣的爆發是從地幔開始并供應的，有效地繞過了地殼中的儲存，并由深層二氧化碳驅動 。
“這些巖漿粘度極低，直接來自地幔，”德維特雷說 ?！耙虼?，在這里，粘度和水無法像在較淺和/或含硅量較高(富含二氧化硅)的火山系統中那樣發揮共同作用 。相反，在福戈火山，巖漿必須被二氧化碳快速推上來 ， 這可能在火山的爆發行為中發揮了重要作用 。這是我們理解玄武巖爆炸性控制的重要一步 ?！?br>Gazel說，理解巖漿儲存有助于社會為未來的火山爆發做好準備，他也是康奈爾阿特金森可持續發展中心的研究員 。
他說:“由于深部的巖漿儲存在熔化物接近地表之前不會被地面變形探測到，這對于我們理解火山危險有著重要的影響 。我們需要了解這些噴發的驅動因素 ?，F在看到這些過程的唯一方法是觀察地震，但地震不會告訴你到底發生了什么 ?！?br>Gazel說，“通過精確的測量 ， 我們可以知道火山爆發從哪里開始，巖漿在哪里融化，它們儲存在哪里——以及什么觸發了火山爆發——我們可以為未來的火山爆發制定一個更好的計劃 。”