火山的熔岩可以在地壳中保存长达一千年，其结果可能有助于火山灾害的管理和更好地预测何时爆发。
剑桥大学的研究人员使用了被称为“水晶钟”的火山矿物来计算岩浆在火山系统最深处的存储时间。这是对地壳和地幔边界(称为莫霍面)附近岩浆储存时间的首次估计。结果发表在“科学”杂志上。
剑桥大学地球科学系的Euan Mutch博士是该论文的第一作者，他说：“这就像地质探测工作。”“通过研究我们在岩石中看到的东西来重建喷发的样子，我们还可以知道岩浆的存储条件，但是很难理解火山系统深处的情况。”
共同作者，同样来自地球科学系的约翰·麦克伦南博士说：“确定岩浆在地壳中的储存时间可以帮助改善引发火山喷发的过程模型。”“岩浆上升和储存的速度与火山地区地壳中的热量和化学物质的传递紧密相关，这对于地热发电和向大气释放火山气体非常重要。”
研究人员研究了大约10,000年前发生在冰岛北部的Theistareykir火山的Borgarhraun喷发，该火山直接来自莫霍河。当熔体从地幔中的源区流向地球表面时，该边界区域在熔体的加工中起着重要作用。为了计算岩浆在该边界区域的存储时间，研究人员使用了一种称为尖晶石的火山矿物，就像一块微型秒表或水晶钟。
使用晶体时钟方法，研究人员能够对尖晶石晶体的组成在储浆过程中如何随时间变化进行建模。具体来说，他们研究了晶体中铝和铬的扩散速率以及这些元素如何“分区”。
麦克伦南说：“元素的扩散使晶体与周围环境达到化学平衡。”“如果我们知道它们扩散的速度，我们可以算出矿物在岩浆中的存储时间。”
研究人员研究了晶体中铝和铬的分布方式，并意识到这种模式告诉了他们有关岩浆储存时间的一些令人兴奋和新颖的东西。使用先前实验室实验的结果估算扩散速率。然后，研究人员使用了一种新方法，将有限元建模与贝叶斯嵌套采样相结合，以估计存储时间尺度。
玛奇说：“就岩浆的深度而言，我们现在有了很好的估计。”“没有人从更深的地壳中获得这种时间尺度信息。”
计算岩浆的储存时间也有助于研究人员确定如何将岩浆转移到地表。研究人员说，与其说经典的火山岩模型下面有一个大的岩浆室，不如说它更像是一个火山“管道系统”，穿过地壳延伸，带有许多小的“喷口”，可以将岩浆迅速转移到地表。 。
该团队的第二篇论文最近发表在《自然地球科学》上，发现岩浆上升速率与CO2释放之间存在联系，这对火山监测具有影响。
研究人员观察到，在喷发前的几天里，有足够的CO2从岩浆转移到了气体中，这表明对CO2的监测可能是在冰岛发现爆发前兆的有用方法。研究人员基于来自Borgarhraun的同一组晶体，发现岩浆可以在短短四天内从深20公里的室内上升到地表。
该研究得到了自然环境研究委员会(NERC)的支持。
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