埃特纳火山,位于西西里岛,是欧洲最活跃的火山,也是一个自然实验室,用于理解引发最猛烈喷发的机制。
由康奈尔大学主导的研究,并有哥伦比亚大学和夏威夷大学参与,分析了相隔数千年的两个爆炸性事件,揭示了岩浆气体(水和二氧化碳)的变化如何决定喷发是在几小时内发生还是在数周的滞留后发生。
同一火山的两种喷发风格
- 公元前122年的普林尼式喷发:岩浆从22公里深处上升,并在地表下2至5公里处滞留数周。气体的缓慢逸出和晶体的形成使岩浆变得更粘稠,积累压力直到产生突然爆炸,将灰烬喷射到超过26公里的高度,并覆盖了西西里岛530平方公里。
- 分层沉降事件:发生在4000年前,岩浆停留在更深的地方(24-30公里),具有高水平的CO₂。气体压力导致以17.5米/秒的速度快速上升,并在几小时内发生爆炸性喷发,没有地表滞留阶段。
气体的作用
教授埃斯特班·加泽尔解释说,埃特纳火山是少数几个水和二氧化碳争夺控制喷发的火山之一:
- 当CO₂占主导地位时,爆炸迅速发生且来自深处。
- 当水占主导地位时,过程变慢并集中在靠近地表的水平。
这些发现表明,同一座火山可以根据岩浆的气体成分产生截然不同的喷发。

最新技术
该研究使用先进的方法分析了困在橄榄石晶体中的微小气泡:
- 拉曼光谱:允许测量CO₂的密度并计算喷发前岩浆的压力和深度。
- 岩浆包裹体:晶体内部的小袋,包含熔岩或气体的残留物,是重建岩浆历史的关键。
- 物理和化学模型:估计了原始水和CO₂的数量以及地壳中的储存条件。
火山预测的意义
了解气体如何影响埃特纳火山的爆炸性对火山风险评估有直接影响:
- 改善有人居住地区的早期预警系统。
- 允许创建更精确的模型以预测其他活火山的喷发。
- 这些技术已经在智利、夏威夷和其他国家的火山中应用,旨在构建全球预测模型。
研究表明,埃特纳火山的爆炸性既取决于岩浆中的水,也取决于二氧化碳。这种双重性解释了为什么同一座火山可以产生缓慢滞留的喷发或快速深层的爆炸。
该研究不仅为西西里岛提供了关键信息,还为提高全球火山风险准备工作打开了大门。



