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根據(jù)最近一期美國《科學(xué)》期刊的報道，一項關(guān)于冰島火山系統(tǒng)的研究揭示了中地殼巖漿域的復(fù)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(yù)測提供了新的見解。

長期以來，科學(xué)家們認為大多數(shù)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(fù)雜的情況。由冰島大學(xué)科研人員領(lǐng)導(dǎo)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(xiàn)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(xué)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(chǎn)生的熔巖和火山碎屑進行高分辨率采樣與地球化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)了明顯的化學(xué)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(xué)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(xué)特征的變化說明這些巖漿儲層并非靜止不變，而是在經(jīng)歷著復(fù)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(xué)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(xiàn)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(diào)了中地殼巖漿域的復(fù)雜性和動態(tài)性。這對于提高火山噴發(fā)的預(yù)測準確性及評估火山風(fēng)險具有重要意義。

圖 3. 冰島火山下方中地殼巖漿域的結(jié)構(gòu)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(jié)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(xué)》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(xué)領(lǐng)域的前沿進展，同時也體現(xiàn)了多學(xué)科合作的重要性，為進一步探索地球內(nèi)部奧秘鋪平了道路。（完）