一项新的研究发现,火山并不是由大型岩浆室中形成的熔融岩浆滋养的,这推翻了关于火山喷发的经典观点。
相反,这项研究表明,火山是由所谓的“糊状储层”滋养的,即大部分由固体晶体组成的区域,晶体之间的小空间里有岩浆。
我们对火山过程的理解,包括那些导致最大规模喷发的火山,一直是基于岩浆储存在充满液体的“岩浆”室——充满液体岩浆的大型地下洞穴。然而,这些从未被观察到。
这项新研究是由伦敦帝国理工学院和布里斯托尔大学的研究人员进行的,今天发表在自然表明岩浆房的基本假设需要重新考虑。
该研究的主要作者、帝国理工学院地球科学与工程系的马修·杰克逊教授说:“我们现在需要再次研究火山喷发是如何以及为什么会从泥质储层中发生的。我们可以将我们的发现应用于了解火山爆发对公共安全的影响,也可以了解与火山系统相关的金属矿床的形成。”
为了喷发,火山需要岩浆的来源——熔化的液态岩石——含有相对较少的固体晶体。传统上,这些岩浆被认为是在一个巨大的地下洞穴中形成和储存的,这个洞穴被称为岩浆室。
最近对岩浆化学的研究对这一观点提出了挑战,提出了泥状储层模型,即较小的岩浆池位于固体晶体之间的小间隙中。然而,浆液储层模型无法解释含有相对较少晶体的岩浆是如何形成的,并被输送到火山上,以便它们在地表喷发。
现在,通过对泥质储层的复杂建模,研究小组想出了一个解决方案。在泥状储层的情况下,岩浆的密度比晶体小,导致它从它们之间的空间上升。
当它上升时,岩浆与晶体发生反应,融化它们,导致局部地区含有相对较少晶体的岩浆。正是这些短暂的岩浆增多区域可能导致火山喷发。
来自布里斯托尔大学地球科学学院的合著者斯蒂芬·斯帕克斯教授说:“关于火山的一个主要谜团是,它们被认为是由巨大的熔岩室构成的。然而,这样的岩浆房是很难找到的。
“帝国理工学院和布里斯托尔大学的地质学家提出的新观点是,熔岩主要是在结晶的热岩石中形成的,大部分时间都是在岩石的小孔隙中形成的,而不是在大的岩浆室中。然而,岩石融化被慢慢挤压出来,形成熔体池,然后可能喷发或形成短暂的岩浆库。”
除了火山爆发的开始,新的泥状储层模型还可以帮助解释火山系统中的其他现象,比如岩浆的化学成分是如何演变的,以及在年轻的岩浆中可以喷出多少古老的晶体。
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