锆石晶体揭示了火山喷发的危险

来自墨西哥内华多德托卢卡火山的锆石晶体的阴极发光图像。

一种新方法表明，现在可以估算出火山下面储存的岩浆的量，从而提供有关未来喷发潜在规模的基本信息。

地球上最活跃的火山处于休眠状态，这意味着它们没有爆发数百年甚至数千年，而且当地居民通常不认为它们具有危险性。日内瓦大学（UNIGE）的一组火山学家与德国海德堡大学合作开发了一种可以预测火山破坏性潜力的技术。

科学家们使用锆石（一种包含在火山岩中的微小晶体）来估算一旦内华多·德·托卢卡火山（墨西哥）从休眠状态中醒来后可能喷出的岩浆量。内华达·德·托卢卡（Nevado de Toluca）下面的岩浆高达350平方公里，大约是日内瓦湖中储水量的四倍，其喷发可能带来毁灭性的破坏。科学杂志自然通讯（Nature Communications）中介绍了适用于全球大多数类型火山的这项新技术。

过去100年中最大的火山喷发源于不经常喷发并因此在科学家的“雷达”之下飞行的火山。然而，今天，全世界有8亿人居住在靠近火山的地方，并有潜在的危险。火山危险性的决定因素是储存在其腹中的可爆发岩浆的体积，因为这与未来爆发的规模有关。不幸的是，该岩浆被存储在6-10 km的难以接近的深度，无法直接测量。

带温度计的小手表

UNIGE的火山学家采用了一种结合锆石年代学和热学模型的新方法来确定火山岩储层中可能爆发的岩浆的体积。“锆石是在火山喷发的岩石中发现的一种小晶体，其中含有铀和th，” UNIGE博士后研究员，该研究的合著者格里戈尔·韦伯开始说。这些放射性元素的衰变使我们能够确定它们的结晶时间。另外，锆石仅在特定温度范围内结晶。使用这两个参数，我们可以确定岩浆在火山之下的冷却速度。就像一锅水一样，锅越大，冷却它所花费的时间就越多。我们分析了内华多·德·托卢卡（Nevado de Toluca）在过去150万年间喷发的锆石，从而确定了火山下方储存的岩浆温度随时间的变化。可以使用热模型将这些信息转换为一定数量的岩浆。这种方法的分辨率是现有技术的两倍。

沉睡的怪物

该研究中的方法论被应用于墨西哥内瓦多·德·托卢卡火山（也称为Xinantécatl），这是位于墨西哥城附近的休眠火山的代表例子。结果被用来确定该火山未来喷发的最大可能规模，而350 km3的火山可能具有潜在的破坏性作用。韦伯警告说：“如果再次开始深部岩浆供应，该系统可以迅速唤醒。”

引导雷达

这一发现对于定量评估火山风险至关重要。知道火山库的大小对于确定将来最有可能产生大规模喷发的火山很重要。我们的方法是一种评估此类喷发候选人的新方法，韦伯解释说。这种方法适用于大多数类型的活火山或休眠火山，并提供了有价值的见解，需要进一步监控哪些火山系统。

参考：格雷格·韦伯（Gregor Weber），卢卡·卡里奇（Luca Caricchi），何塞·L·阿塞（JoséL. Arce）和阿克塞尔·K·施密特（Axel K.Schmitt），“确定火山岩浆岩的当前大小和状态”，2020年11月5日，Nature Communications。
10.1038 / s41467-020-19084-2