亚利桑那州日落火山口爆发的爆炸性过去可能会在今天提供类似火山的威胁

沿着亚利桑那州北部的南边的Colorado高原南边，一座火山爆发，永远改变古老的普韦布洛尼斯和所有附近的生活。今天，ASU学校的地球和太空探索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，以更好地了解类似的火山可能在今天世界各地占据世界各地。

公元前后1085，沿亚利桑那州北部的科罗拉多高原南边，火山爆发，永远改变古代普埃布兰财富和附近的生活。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。”

与若干合作者一起工作，他们煞费苦心地映射了日落陨石坑的每一个裂缝，喷发矿床和古老的熔岩流，以重建所有喷射材料的完全泼溅物模式和地球化学组成，或从爆发中掠过。

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。”

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。

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。

在爆炸性阶段的几个点处，天空充满了玄武岩，慈善灰度高达20至30公里，使其成为世界上有史以来最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

但对于为什么它爆发，这仍然是一个谜，直到现在。

“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。

在“自然通信”期刊上发表的研究是地球和太空勘探博士·切尔西·切尔西·艾里森（康奈尔大学）和研究科学家Kurt Roggensack之间合作的结果。

“切尔西是一名创新分析和库尔特的研究生，在岩石学中具有这种专业知识和更小的分析，而我更像是一个物体火山学家;所以这就是我们聚在一起的地方，“克拉克说。

测量导致日落火山口爆发的因素1000年后是一个极其艰巨的任务，因为构成岩浆的气体通常在喷发过程中逃逸到天空中，永远丢失。但要更好地重建过去，该组织利用了来自最小的斑点和气泡的广泛的微肛门，这是爆发前岩浆陨石坑的岩浆组成的最佳表示，称为熔体夹杂物。Roggensack被认为是创新融化分析中的世界专家，特别是在玄武岩岩浆中。

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。

“他们已经在爆炸中解放了岩浆，”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？

“这导致了岩浆的挥发性含量的大问题，因为这将控制爆炸性，”克拉克说。“回答问题，你必须深入挖掘管道系统，这就是我们所做的。”

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

在Leroy Eyencing Centr为固体科学中心的ASU中使用定制的拉曼光谱仪，建立了使用蓝宝石激光首先激发样品的熔体包容性分析。用岩体显微镜抛光和成像高质量的熔体夹杂物，以准备拉曼分析。

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。

Chelsea Allison在地球实验室的ASU深度，具有高温玄武岩样品。

“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。“

虽然玄武岩火山对全球大气系统的影响很大程度上是未知的，但这种高二氧化碳和来自喷发的硫可能在喷发时对大气产生很大影响。

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，是否导致日落火山口爆发的条件真的很不寻常？”克拉克说。“我们有多常见的是，我们认为我们认为是一种玄武岩煤渣，我们认为应该是一种温柔的，可观察的爆发变成了飞机飞行开销或周围人民更危险的东西？我们可以开始将这些概念应用于活动系统。

“并记住，虽然日落火山口的发泄不会再次爆发，但旧金山领域仍然活跃。那里可能会有另一个爆发。它可能是任何地方，可能在东部部门，但我们不知道在哪里和何时。它可以是数千年的规模。“

参考：“由Chelsea M. Allison，Kurt Roggensack和Amanda B.Clarke，1月2021年1月11日，Illttea allison，National Communications.doi：
10.1038 / S41467-020-20354-2