亚利桑那州日落火山口喷发的过去可能会给今天类似火山的威胁提供信息

日落火山口

公元1085年左右,沿亚利桑那州北部高架科罗拉多高原的南缘,一座火山爆发了,它永远地改变了古代普韦布洛人的命运和附近所有的生命。今天,亚利桑那州立大学地球与空间探索学院的科学家阿曼达·克拉克和她的团队一直在努力解决日落火山口喷发的神秘根源,并从中吸取教训,以更好地了解类似火山今天可能在世界各地造成的威胁。资料来源:美国地质调查局

沿着亚利桑那州北部的南边的科罗拉多高原南边,一座火山爆发,永远改变古代普埃布洛安财富和所有附近的生活。在600左右的火山中,这是旧金山火山岩田野的景观,这是一个爆炸。这是第一个(和最后一次)爆发,因为所谓的日落火山口,适用于其多腰,1,000英尺高的煤渣。

如今,亚利桑那州立大学地球和太空勘探科学家阿曼达克克和她的团队一直在努力解决日落火山口爆发的神秘根本原因,并且学会了任何经验教训,以更好地了解类似火山的威胁可能会在世界各地占据世界各地。

“这是火山学中的一个常见的事情,重建过去的爆发,试图了解未来火山或地区可能会做的事情,”克拉克说。“我们做了现场工作,我们将数据组合在一起,并使用了一些现代技术将故事放在一起。”

他们与几位合作者一起,煞费苦心地绘制了日落火山口的每一个裂缝、喷发沉积物和古老熔岩流,以重建完整的飞溅图案和所有喷发喷出物质(即火山熔岩)的地球化学成分。

爆炸性的过去

“当你访问网站时,有这些熔岩流明显,而且这款大Tephra毯子远远超过火山大厦本身,超越通风口,”克拉克说。“我的兴趣首先在多年前在斯蒂芬自我教授斯蒂芬自我学习的实地旅行时发表了激动人心,那个日落火山口有一个爆炸性的过去。”

融化夹杂物

为了重建过去,ASU科学家们利用了来自最小的斑点和气泡的广泛的微肛门,这是来自日落火山口的岩浆组合物的最佳表示,被称为熔体夹杂物。多么微小?融化的夹杂物少于千分之一英寸。它们在岩浆管道系统的生长晶体中及时嵌入到岩浆管道系统的晶体中,这在火山爆发之前形成。信誉:Amanda Clarke,亚利桑那州立大学

在以前的一项研究中,克拉克的组首先表明,在七八八个不同阶段开发的火山活力:初始裂隙阶段,其次是高爆炸阶段,最后,低爆炸性,阶段。

“这不清楚这是如何发生这种情况的,但最终,爆发在这个单一的管道上落户到了地面,这就是我们很多工作拾取了这个故事的地方,”克拉克说。

在爆发阶段的几个点上,天空布满了玄武岩,火山灰高达20到30公里,使其成为世界上有记录以来最具爆炸性的火山爆发之一。

“温斯洛的人(距离100公里)将能够看到它,”克拉克说。

为了唤起爆发尺寸的想法,它们测量了喷发材料的总体积,或0.52平方公司的致密岩等同(DRE) - 这将通过比较来类似于臭名昭着的1980年圣海伦的体积爆发。

“克拉克说:”与高度和体积的高度和体积非常相似。“克拉克说。“你认为这些是Cinder锥的东西将像意大利的Stromboli一样 - 这是一百米的火力喷泉,人们可能能够从他们的露台观看它 - 但这个峰值阶段是圣海伦斯规模。“

神秘的岩浆

但直到现在,它为什么会爆发还是个谜。

“科学问题是这些更加液体的岩浆表现得像粘性岩浆一样,”克拉克说。

该研究,在期刊上发表自然通信是地球和太空探索博士学博士·切尔西·艾莉森(康奈尔大学)和研究科学家Kurt Roggensack之间合作的结果。

“切尔西是一名研究生,她做了一些创新的分析,库尔特在岩石学和更小规模的分析方面有专长,而我更多的是一个物理火山学家;这就是我们走到一起的地方。”克拉克说道。

测量导致1000年后日落火山口喷发的因素是一项极其困难的任务,因为组成岩浆的气体通常会在喷发时逃逸到天空中,永远消失在时间中。但为了更好地重现过去,研究小组利用了大量的微观分析方法,对最微小的斑点和气泡进行了分析,这些斑点和气泡是火山喷发前日落火山口岩浆组成的最佳代表,被称为熔融包裹体。罗格根萨克被公认为创新熔体夹杂物分析的世界专家,特别是玄武岩岩浆。

多么微小?融化的夹杂物少于千分之一英寸。它们在岩浆管道系统的生长晶体中及时嵌入到岩浆管道系统的晶体中,这在火山爆发之前形成。

“它们是在爆炸时从岩浆中释放出来的,”克拉克说。

它们就像困难的气体的泡沫加速,从周围的岩浆时冻结,因为它们结晶,但很久以前就可以揭示了气体成分和秘密历史。

想想玄武岩日落火山口,更多的枫糖浆一致性与花生酱品种的圣海伦山的流岩岩浆。

“那些是粘稠的魔法魔法,可以有很多水中塞进他们的水,”克拉克说。

什么是可能导致日落火山口爆发的病情和成分是什么?

克拉克说:“这就引出了一个大问题:岩浆的挥发性成分是什么,因为这将控制其爆炸性。”“为了回答这些问题,你必须深入挖掘管道系统,而我们就是这么做的。”

克拉克的集团是第一个显示二氧化碳在火山喷发中的重要性之一,部分原因是,首先是一项简单的任务。“我们认为这种喷发可能会泵送相当数量的二氧化碳,也可以在二氧化硫中进入大气中,”克拉克说。

“水通常是主要成分(如在圣海伦山),但我们在日落时发现的是二氧化碳非常丰富,并且在系统的更深部分中倾向于更为关键,以使岩浆朝向岩浆移动表面。我们认为这在这方面发挥了重要作用。和二氧化碳可能来自源区内的地幔深处。“

特别选择熔体夹杂物(MIS)以提供在日落火山口爆发中观察到的代表性的纹理特征样本(例如,不同的气泡体积,尺寸和形状)。所使用的贸易的一些工具是显微镜,以使每个微小的熔体夹杂物的结晶和泡沫形成细节,以及测量捕获在淬火玻璃中的挥发物量的敏感仪器。

“这可以告诉我们在淬火之前岩浆最后时刻的一些细节。”

小气泡

利用亚利桑那州立大学LeRoy Eyring固态科学中心的定制拉曼光谱仪,Allison建立了熔体夹杂物分析,其中样品首先被蓝色蓝宝石激光器激发。为了准备拉曼分析,对高质量的熔体包裹体进行了抛光和岩相显微镜成像。

像俄罗斯娃娃一样,坐在小晶体里面是这个小融化(现在玻璃),然后在熔体包装内部是泡沫,而且在泡沫内部是二氧化碳。

切尔西·艾利森热熔岩

Chelsea Allison在地球实验室的ASU深度,具有高温玄武岩样品。信誉:Chelsea Allison,亚利桑那州立大学

“拉曼光谱可用于测量二氧化碳的密度,然后从泡沫的体积和密度来看,可以使用它来计算质量,”克拉克说。“(切尔西)必须做各种东西,包括创造标准,以确保她的测量是准确的。她在小型玻璃管内使用了已知量的二氧化碳以进行校准曲线。“

“人们曾经忽略了气泡,思考内部没有什么重要的,但事实证明它几乎是所有二氧化碳,”克拉克说。“我们已经将泡沫内的二氧化碳添加到岩浆中的总二氧化碳预算。

“这一切联系在一起,因为一旦你有爆发的卷,以及岩浆的总挥发性含量,你就可以开始了解被射入大气中的多少,以及与其他爆发相比的样子。”

它来自深度

二氧化碳气相在驾驶爆炸性喷发方面发挥了关键作用,气体储存在日落火山岩的岩浆中,在表面下方15公里处。

“我们认为岩浆已经深入了15公里的深处,这不是人们通常用这些火山思考岩浆系统,”克拉克说。“在你有泡泡阶段之前已经证明。如果你有一个已经泡沫的系统,那么这意味着你可能会非常迅速上升。“

虽然玄武岩火山活动对全球大气系统的影响在很大程度上是未知的,但火山爆发时产生的高二氧化碳和硫可能也对大气产生了很大的影响。

他们还将岩浆挥发物与日落火山口进行比较,以爆炸性的火山口形成硅喷发,例如主教牙龈,以突出其丰富和组成的差异。这种比较表明,二氧化碳丰富的阶段是一种推动高爆炸性玄武岩喷发的关键预发性条件。

爆炸性的硅爆发,虽然在爆发的体积方面仍然大得多,但与日落火山口爆发的动态更好。两种这样的历史爆发,1991年在Pinatubo(菲律宾)的火山喷发和Tambora(印度尼西亚)的1815年突发的颅骨爆发,导致了深刻的大气影响。

Pinatubo Buluption对全球气候产生重大影响,爆发了岩浆(5km3 Dre)的10倍,作为日落火山口(0.5 km3 dre),但释放了大量二氧化硫的3倍。Tambora Buluption负责“未经夏天的年”负责,而它爆发〜60倍的Magma(30公里3号)作为日落火山口的岩浆,它仅释放了二氧化硫质量的〜9倍。

从日落火山口吸取的经验教训及其类型的玄武岩火山主义仍然可以通知我们。

“现在我们可以问,导致日落火山口喷发的条件真的有那么不寻常吗?””克拉克说。“我们经常会看到玄武岩火山渣锥形喷发,我们认为它应该是温和的、可观察到的喷发,但它却变成了对头顶飞行的飞机或周围的人更危险的喷发。我们可以开始将这些概念应用到活动系统中。

“记住,虽然日落火山口的火山口不会再喷发了,但旧金山地区仍然活跃。那里可能会再次爆发。可能在任何地方,也可能在东部,但我们不知道具体时间地点。它的规模可能长达数千年。”

参考:CO .驱动的高度爆炸的玄武岩喷发2Exsolution“由Chelsea M. Allison,Kurt Roggensack和Amanda B.Clarke,1月11日1月11日,自然通信
DOI: 10.1038 / s41467 - 020 - 20354 - 2

1条评论论“亚利桑那州日落火山口爆发的爆炸性过去可能会为今天的类似火山的威胁”

  1. 克莱德·斯宾塞|2021年1月24日上午9:16|回复

    这是令人娱乐的,简洁地描述了研究和结果。我想看看更像这些。

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