新方法帮助科学家更好地预测火山何时爆发

康奈尔大学的研究人员发现了岩浆储存地点的精确微观线索，为科学家和人口稠密地区的政府官员提供了一种更好地评估火山爆发风险的方法。

这项新研究于8月<>日发表在《科学进展》上。

近年来，科学家们使用卫星图像，地震数据和GPS来搜索活火山附近的地面变形，但这些技术在定位岩浆储存深度方面可能不准确。通过发现包裹在冷却火山晶体中的富含二氧化碳的微观流体，科学家可以在一百米内准确确定岩浆的位置。

“一个基本问题是岩浆储存在地壳和地幔中的位置，”主要作者，康奈尔工程学院Charles N. Mellowes工程学教授Esteban Gazel说。“这个位置很重要，因为你可以通过精确定位岩浆的具体位置来衡量喷发的风险，而不是像火山的热液系统这样的其他信号。

加泽尔说，速度和精度至关重要。“我们正在展示这种改进技术在速度和前所未有的准确性方面的巨大潜力，”他说。“我们可以在样品到达现场后的几天内生成数据，从而提供更好的、近乎实时的结果。”

在火山事件中，岩浆到达地球表面并以熔岩的形式喷发，并且 - 取决于它所含的气体量 - 它可能具有爆炸性。当作为喷发沉降物的一部分沉积时，可以收集和快速评估破碎的细粒物质 - 称为tephra。

Gazel 和博士生 Kyle Dayton，该论文的第一作者，“2021 年拉帕尔马喷发期间的深层岩浆储存”，推断如何使用捕获在橄榄石晶体中的富含二氧化碳的流体内含物来精确指示深度，因为这些内含物的二氧化碳密度由压力控制。

这些流体可以使用经过校准的拉曼光谱仪快速测量，以确定岩浆的储存距离和灼热储层的深度。

在加泽尔实验室开发了更精确的拉曼光谱方法。“我们将现有地质气压计的精度提高了一个数量级，从公里到米，”他说，“而且与以前可用的微测温技术相比，夹杂物测量的空间分辨率也从几十微米降低到一微米。

经过五十年的休眠，加那利群岛拉帕尔马的别哈火山的新喷口于19年2021月<>日开放并开始喷发。几周后，加泽尔和代顿加入了一个由国际研究人员组成的小型精英团队，研究这座火山。

加那利群岛的这项研究导致加泽尔和代顿通过火山灰寻找晶体，这反过来又为改进喷发模型和预测提供了数据。

“我们正在通过火山带来的东西发现火山喷发前岩浆的储存深度，”代顿说。

“随着这些火山晶体的生长，它们偶尔会意外地捕获二氧化碳流体的小气泡，”她说。“这些晶体在火山喷发期间被挖掘出来，我们搜索tephra并寻找含有流体内含物的晶体。通过这些微小的事故，我们可以从深处揭开一些地球的火山秘密，以便更好地了解并为未来的喷发做准备。

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