根據最近一期美國《科學》期刊的報道，一項關于冰島火山系統(tǒng)的研究揭示了中地殼巖漿域的復雜性和動態(tài)性。這項研究挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的火山噴發(fā)模型，并為火山活動預測提供了新的見解。

長期以來，科學家們認為大多數洋島和洋中脊上的玄武巖噴發(fā)是由位于中地殼或淺地殼的一個單一巖漿儲層供給的。然而，在2023年12月至2024年5月期間，冰島火山系統(tǒng)的頻繁噴發(fā)卻揭示出一個更為復雜的情況。由冰島大學科研人員領導的國際研究團隊對這些噴發(fā)事件進行了深入研究，發(fā)現冰島火山系統(tǒng)中的巖漿并非來自單一的巖漿庫，而是來自多個化學成分不同的巖漿儲層。

圖1. 熔巖流和裂縫的位置以及熔巖和火山巖樣本的采集地點

研究團隊通過對噴發(fā)產生的熔巖和火山碎屑進行高分辨率采樣與地球化學分析，發(fā)現了明顯的化學成分不均一性。這些噴發(fā)物不僅在鉀（K?O）與鈦（TiO?）比值、??Sr/??Sr 和 1?3Nd/1??Nd 同位素比值方面顯示出差異，而且在不相容元素比值上也有所不同，表明冰島火山下方存在多個化學成分各異的巖漿儲層。

此外，研究還指出，在不同噴發(fā)事件中觀察到的地球化學特征的變化說明這些巖漿儲層并非靜止不變，而是在經歷著復雜的動態(tài)演化，包括巖漿的注入、混合以及分異等過程。某些熔巖和火山碎屑的化學成分處于兩個ji端成分之間，并且含有骨骼狀橄欖石和斜長石晶體，這進一步證明了在噴發(fā)前或噴發(fā)過程中存在快速的巖漿混合現象。

該研究利用了斜輝石液體氣壓計來測量巖漿的平衡壓力，為理解巖漿在地殼中的行為提供了新的視角。這項研究不僅挑戰(zhàn)了我們對火山系統(tǒng)傳統(tǒng)認知的簡化理解，而且強調了中地殼巖漿域的復雜性和動態(tài)性。這對于提高火山噴發(fā)的預測準確性及評估火山風險具有重要意義。

圖 3. 冰島火山下方中地殼巖漿域的結構及其隨時間的演化

盡管這項研究主要集中在冰島的火山活動上，但它所采用的研究方法和所得出的結論對于全球其他地區(qū)的火山研究同樣具有重要的參考價值。這項研究成果由Simon W. Matthews等人發(fā)表在《科學》期刊上，題為“A dynamic mid-crustal magma domain revealed by the 2023 to 2024 Sundhnúksgígar eruptions in Iceland"。

這項研究展示了地球科學領域的前沿進展，同時也體現了多學科合作的重要性，為進一步探索地球內部奧秘鋪平了道路。（完）