冰岛火山爆发的新发现将改变我们对火山运作原理的认识

在从冰岛的Fagradalsfjall火山采集岩浆样本时，Jackson和他的同事们发现了一个远比科学家们在研究火山的两个世纪中所假设的更为动态的过程。“就在我认为我们已经接近弄清这些火山是如何工作的时候，我们得到了一个大惊喜，”Jackson说道。

地质学家们将他们的发现于9月14日发表在《自然》上。

一个月内的一万年

由于休假、大流行病和780年的地下岩石融化，Jackson在正确的时间和地点见证了Fagradalsfjall的诞生，这个位于冰岛西南部低地的裂缝在2021年3月分裂并爆发出岩浆。他说，等到那时，雷克雅半岛上的每个人都已经准备好迎接某种爆发了。

“地震群很激烈，5万次左右的震荡--有些是4级以上的震荡--让地球震动了数周，让冰岛的大部分人口都感到紧张，”Jackson说道。

然而睡眠不足是值得的，当熔岩从相对空旷的格尔丁达鲁尔地区的地洞中冒出和喷出时，暴躁很快变成了迷恋。科学家和游客都涌向该地区想看看地壳的最新部分的形成。从一开始，由于熔岩的缓慢流动和充足的风将有毒的气体吹走，他们就能接近熔岩，进而不断取样。

在冰岛大学的Sæmundur Halldórsson的领导下，地质学家们试图找出“岩浆起源于地幔有多深、在爆发前它被储存在地表下有多远以及在爆发前和爆发期间储层中发生了什么。”像这样的问题，虽然是基本问题，但实际上是研究火山的人所面临的一些最大挑战，这是由于喷发的不可预测性、危险和极端条件以及许多活跃地点的偏远和不可接近性。

Jackson解说道：“当时的假设是，岩浆室随着时间的推移慢慢填满，岩浆变得混合良好。然后它在喷发的过程中排水。”他继续补充称，由于这个定义明确的两步过程，那些研究火山爆发的人并不期望看到岩浆的化学成分在流出地球时发生重大变化。

“这就是我们在夏威夷的基拉韦厄火山看到的情况，你会有持续多年的喷发，而且随着时间的推移会有微小的变化。但在冰岛，关键化学指标的变化率高出1000多倍，。在一个月内，Fagradalsfjall喷发所显示的成分变化比Kīlauea喷发在几十年内所显示的更多。在第一个月中，在这次喷发中取样的化学成分的总范围跨越了过去一万年中在冰岛西南部喷发的全部范围，”Jackson说道。

正如论文中所描述的那样，在最初的几个星期里，爆发的是预期的“枯竭”岩浆类型，这些岩浆一直积聚在位于地表下约10英里（16公里）的储层中。然而到了4月，有证据表明，该室正在被更深的、具有不同成分的“富集”型熔体所充填。这些熔体来自于冰岛下面的上涌地幔羽流的不同区域。这种新岩浆具有较少的化学成分，镁含量较高，二氧化碳气体的比例较高。这表明从这个较深的岩浆中逸出的气体较少。到了5月，主导流动的岩浆则是较深的、富集的类型。他们称，在一个梅花状的热点地区，岩浆成分的这些快速、极端的变化是以前从未被近乎实时地观察到过的。

然而Jackson指出，这些成分的变化可能并不那么罕见。只是在这样的早期阶段对喷发进行采样的机会并不常见。比如在2021年Fagradalsfjall喷发之前，冰岛雷克雅半岛最近的喷发发生在八个世纪之前。他怀疑这种新的活动预示着冰岛西南部一个新的、可能长达几个世纪的火山周期的开始。

对科学家来说，这一结果为如何建立世界各地的火山模型提出了一个关键的制约因素。然而，目前还不清楚这一现象在其他火山中的代表性或它在引发火山爆发中扮演什么角色。对于Jackson来说，这是一个提醒，地球仍有秘密可言。“因此，当我出去对一个古老的熔岩流进行取样时，或当我将来阅读或写论文时，它将永远在我的脑海中。这可能不是喷发的完整故事。”