二氧化碳，而不是水，引发了爆炸性的玄武岩火山

二氧化碳，而不是氧化引发岩火水，引发了爆炸性的不水爆炸玄武岩火山。信用:uux.cn/Unsplash/CC0公共领域
（神秘的性的玄武地球uux.cn）据康奈尔大学：地球科学家长期以来认为，水——以及地壳中储存的氧化引发岩火浅层岩浆——推动了火山爆发。现在，不水爆炸由于康奈尔大学新开发的性的玄武研究工具，科学家们已经了解到气态二氧化碳可以引发爆炸性喷发。氧化引发岩火
一个新的不水爆炸模型表明，玄武岩火山通常位于构造板块的性的玄武内部，由地幔内的氧化引发岩火深层岩浆供给，储存在地球表面以下约20至30公里处。不水爆炸
这项研究提供了我们星球深层内部动态和组成的性的玄武更清晰的图像，对改善火山灾害规划具有意义，发表在2023年8月7日的《美国国家科学院院刊》上。
“我们过去认为所有的活动都发生在地壳中，”资深作者Esteban Gazel说，他是康奈尔工程学院地球和大气科学系的Charles N. Mellowes工程学教授。“我们的数据表明，岩浆直接来自地幔——快速穿过地壳——由二氧化碳的出溶作用(从液体中分离气体的过程阶段)驱动。
“这完全改变了火山爆发的模式，”Gazel说。“所有的火山模型都以水为主要喷发驱动力，但水与这些火山关系不大。是二氧化碳将这些岩浆从地球深处带了出来。”
大约四年前，Gazel和Charlotte devi tre(22岁，博士，现为加州大学伯克利分校的博士后研究员)开发了一种用于拉曼光谱(通过显微镜检查散射光子的设备)的高精度二氧化碳密度计(在一个微小的容器中测量密度)。
天然样本——火山喷发产生的晶体中捕获的微观大小的富含二氧化碳的气泡——然后通过拉曼光谱进行测量，并应用新开发的密度计进行量化。基本上，科学家们正在检查一个显微镜下的时间胶囊，以提供岩浆的历史。这项新技术对于近实时精确估计岩浆储量至关重要，Gazel的团队在2021年加那利群岛拉斯帕尔马斯火山爆发期间测试了这项技术。
此外，科学家们开发了评估激光加热对富含二氧化碳的夹杂物(发现包裹在晶体中)的影响的方法，并准确评估熔体夹杂物和气泡体积。他们还开发了一种实验性的再加热方法，以提高准确性，并适当地考虑到气泡内作为碳酸盐晶体捕获的二氧化碳。
“开发方法和仪器设计极具挑战性，尤其是在疫情的高峰期，”Gazel说。
利用这些新工具，科学家们仔细观察了大西洋塞内加尔西部Cabo佛得火山的火山沉积物。他们在镁-铁硅酸盐晶体中包裹的微小熔融包裹体中发现了高浓度的挥发物。晶体中二氧化碳含量较高，这表明岩浆储存在地表以下几十公里处——地幔中。
该小组还发现，这一过程与供给这些火山的深部地幔源有关。
根据这篇论文，这意味着像Fogo火山爆发这样的爆发是从地幔开始并供应的，有效地绕过了地壳中的储存，并由深层二氧化碳驱动。
“这些岩浆粘度极低，直接来自地幔，”德维特雷说。“因此，在这里，粘度和水无法像在较浅和/或含硅量较高(富含二氧化硅)的火山系统中那样发挥共同作用。相反，在福戈火山，岩浆必须被二氧化碳快速推上来，这可能在火山的爆发行为中发挥了重要作用。这是我们理解玄武岩爆炸性控制的重要一步。”
Gazel说，理解岩浆储存有助于社会为未来的火山爆发做好准备，他也是康奈尔阿特金森可持续发展中心的研究员。
他说:“由于深部的岩浆储存在熔化物接近地表之前不会被地面变形探测到，这对于我们理解火山危险有着重要的影响。我们需要了解这些喷发的驱动因素。现在看到这些过程的唯一方法是观察地震，但地震不会告诉你到底发生了什么。”
Gazel说，“通过精确的测量，我们可以知道火山爆发从哪里开始，岩浆在哪里融化，它们储存在哪里——以及什么触发了火山爆发——我们可以为未来的火山爆发制定一个更好的计划。”