两种火山的故事-部分负责文明消亡

为什么要在3200年前受欢迎的旅游目的地圣托里尼岛上大火山炸毁，而仅几百公里之遥，埃伊纳岛，梅塔纳岛和波罗斯岛上的火山却没有戏剧性？在圣托里尼岛，爆炸是如此激烈，火山坍塌成破火山口，并充满了海洋。但是其他岛屿则没有这种戏剧性。在如此接近的地质时空中，火山如何表现出如此不同的表现？约翰内斯堡大学的研究使用了熔岩“指纹”等来找出原因。

在地中海的一个田园诗般的小岛上，海洋掩盖了3200年前的一次大规模火山爆炸。在西北几百公里处，其他三个岛屿仍保留着几百万年前的火山历史，大部分都保持完整。那里没有爆炸。那么，为什么圣托里尼火山口与埃伊纳岛，梅塔纳火山和波罗斯火山熔岩穹顶之间存在差异？研究人员利用火山“指纹”和板块构造研究来找出原因。

文明的终结

大约3200年前，一座大火山爆炸了，就在今天希腊的圣托里尼岛附近。在喷发过程中，地下（岩浆）下的液态熔融岩石积聚了巨大的压力，然后爆发成熔岩爆炸。冲击是如此剧烈，以致火山坍塌成一个巨大的盆地，称为火山口。

原来是一个岛上的火山，后来被海洋所淹没，这一事件被认为部分造成了米诺斯文明的灭亡。

圣托里尼岛（Santorini Island）成为受欢迎的旅游目的地，大型远洋轮船在破火山口上航行。费拉村栖息在火山残骸的悬崖边缘。

尽管看起来很田园，但海底的圣托里尼火山与意大利的维苏威火山一样仍然构成欧洲最大的火山危害。

牙膏而不是烟花

在圣托里尼岛西北几百公里处，希腊的萨罗尼克海湾离雅典很近，一种完全不同的“火山”看起来不那么引人注目。

埃伊纳岛（Aegina），迈萨纳（Methana）和波罗斯岛（Poros）的小岛山峦起伏，道路蜿蜒曲折，发夹弯。这些山丘也有火山的血统，但它们却不像圣托里尼岛。

在这里，液态熔岩并没有爆发大爆发。

为什么要在3200年前受欢迎的旅行目的地圣托里尼岛上发生一次大火山爆炸，而仅几百公里之遥，埃伊纳岛，梅塔纳岛和波罗斯岛上的火山却没有发生任何戏剧性变化？这些岛屿位于同一构造板块的边缘，因此人们可能会期待类似的火山活动。但是他们有独立的历史。约翰内斯堡大学的研究深入研究了熔岩混合成分和板块构造，以找出差异。

约翰内斯堡大学的地质学研究员Marlina A. Elburg教授说：“没有证据表明在这些岛屿上曾经发生过重大的戏剧性事件。”

在上新世以来的5.3到260万年前，厚厚的块状熔岩从这些岛的地下岩浆室渗出。熔岩是如此稠密，更像牙膏或油灰而不是液体。它形成了熔岩圆顶而不是熔岩火山。

她说：“在经历了数百万年的风化之后，它们是被伪装的丘陵，但是仍然被认为是火山活动性的。”

如此在时间和空间上如此紧密的火山如何可能表现出不同的表现？研究人员使用了几种技术来找出答案。

寻找火山的“指纹”

Elburg和合著者Ingrid Smet（当时是一名博士候选人）在Lithos上发表的研究报告中对新的整个岩石分析中的熔岩样品进行了分析。

这项研究是对他们先前在Methana的熔岩进行的研究之后的成果，该研究也在Lithos上发表。

为什么要在3200年前受欢迎的旅游目的地圣托里尼岛上大火山炸毁，而仅几百公里之遥，埃伊纳岛，梅塔纳岛和波罗斯岛上的火山却没有戏剧性？来自这四个火山的熔岩的薄薄部分产生了一些原因。一些矿物仅在更深的深度形成-来自埃伊纳岛的熔岩中的角闪石表明那里的岩浆腔比圣托里尼火山口下方的岩浆腔更深。但是约翰内斯堡大学的研究发现，板块构造也增加了另一个隐藏的原因。

他们寻找样品中非常特殊的元素的比率，即同位素特征。同位素签名的作用类似于熔岩的“指纹”，它们可帮助研究人员指出熔岩的成分，形成地点和时间。

埃尔堡说：“大多数同位素特征都与人们对爱琴海火山弧中岛屿所在位置的期望相符。”

但是也有惊喜。

地下回收机

在埃伊纳（Aegina），迈萨纳（Methana），波罗斯（Poros）和圣托里尼（Santorini）的所有这些火山下面，地球地壳深处正在发生其他事情。爱琴海火山弧在地中海下方大致由东向西延伸。这条弧线是非洲构造板块在“爱琴海”微孔板“下方”的位置。

地质学家称这种“潜入”过程为俯冲。这意味着地球凉爽的外部地壳的一部分开始在地壳的另一部分之下移动，被“回收”到地球地幔的高温液态岩石中。

埃伊纳岛，梅塔纳岛，波罗斯岛和圣托里尼岛不仅有火山岛。所有这些都是地球“回收机器”不可或缺的一部分，该机器不断更新地球海洋下方的地壳。

这就提出了一个问题：这些岛屿为何都具有如此不同的“熔岩历史”，即使它们全都位于爱琴海板块的边缘？

一些答案与火山的熔岩“混合物”有关。

可变的熔岩混合配方

非洲板块在地中海海洋海沟中的“爱琴海板块之下”“窥视”。这种情况发生的速度非常慢，每年只有几厘米。这意味着下降的非洲板块地壳中原始的冷玄武岩已经浸入海水中了数百万年，然后才进入上覆的爱琴海板块下方更为温暖的岩浆中。

“下降板块的地壳现在由蚀变的岩石组成，岩石中含有矿物质和水。这些矿物质在俯冲过程中会因压力和温度升高而变得不稳定，并释放出水。” Elburg说。

“这种水降低了地幔的熔点，类似于在冰上加盐时会发生的情况。这就是为什么压倒一切的地幔开始融化的原因。正是这种熔融的材料或岩浆从火山/熔岩穹顶中流出/渗出，成为熔岩。”

不同熔岩的另一个可能成分是俯冲带海洋海沟中的沉积物。在爱琴海弧线，下沉的板块被一堆非常厚的海洋沉积物所覆盖。一些沉积物是前大陆壳。

当板块俯冲并形成增生（或堆积）的楔形物时，许多沉积物会被“刮掉”。她说，但是，其中一些也进入了地幔，并与融化的地幔楔混合。

同一盘，不同的熔岩

由于埃伊纳（Aegina），迈萨纳（Methana），波罗斯（Poros）和圣托里尼（Santorini）火山都是同一俯冲带的一部分，因此不同的火山活动引发了几个大问题。其中之一是：

为什么在2.5到200万年前的西部火山中心埃伊纳岛，梅塔纳和波罗斯形成了厚厚的块状熔岩，而在3200年前的圣托里尼却形成了液态熔岩？

答案是对我们赖以生存的星球的回收行为提出了其他问题。

但是俯冲带很难研究。不可能去其中之一再带一些示例材料。科学家们仍然需要更多了解覆盖板的作用。岩浆上升与地壳上升之间有多少相互作用；埃尔堡说，以及与俯冲有关的岩浆是否从再循环回地球的沉积物中获得了地球化学特征。

她说：“这些问题的答案可以帮助我们了解从地幔深处100多公里处开始的融化过程，到岩浆更接近地表时才继续融化的过程。”

“这种“地壳污染”过程是又一台“地球循环利用机器”，它也可能会影响矿藏的潜力，例如在安第斯山脉，那里发现了主要的铜矿藏，并且认为这种“岩层循环利用”在其中发挥了作用。重要角色。

更深vs更浅

研究熔岩的一种方法是将薄片（称为薄片）放在显微镜下并识别矿物质。由于矿物质需要形成不同的条件，因此它们的存在可以说明岩浆在何处以及如何混合。

在这项研究中，矿物表明，圣托里尼熔岩更易流动，因为它们是在较浅的岩浆室内形成的，而西部火山中心熔岩更厚且更呈块状，因为它们是在较深的岩浆室内形成的。

“圣托里尼岛熔岩的薄片显示出辉石和明显的斜长石。这表明形成晶体的岩浆位于地球的浅层深度。”埃尔堡说。

岩浆位于圣托里尼岛的较浅深度有一个看不见的原因。

“圣托里尼岛岩浆室上方的构造板块正在被拉开。用地质学术语来说，它是局部扩展的。而且由于盘子正在伸展，而圣托里尼岛位于其中间，所以圣托里尼恰好位于盘子的最薄部分。

“随着岩浆室的深度变浅，在喷发过程中当该室开始排空自身时，屋顶将塌陷。她补充说，这使喷发更加严重，并造成了火山口，就像在圣托里尼岛一样。

没有爆炸

相反，当他们观察埃伊纳（Aegina）和迈萨纳（Methana）厚厚的块状熔岩的薄层时，便发现了角闪闪。圣托里尼岛熔岩中没有矿物。

岩浆只有在地球足够深的岩浆中才能形成。这表明埃伊纳岛（Aegina）和迈萨纳（Methana）上的岩浆室的位置应比圣托里尼岛（Santorini）上的深。

“随着埃伊纳-梅塔纳-波罗斯西部火山的岩浆室深度增大，熔岩发生了变化。熔岩穹顶下方的岩浆室在那里没有塌陷。此外，包括角闪石的闪石矿物群的结晶使岩浆更加粘稠或粘稠。因此，岩浆首先要浮出水面比较困难。

上覆板块与沉积物

为了弄清楚上覆板块或海洋沉积物是形成厚厚的块状熔岩的更大因素，研究人员分析了特定的“熔岩指纹”。这些放射性同位素比值可以最好地表明这些熔岩混入地下岩浆的物质。

“我们在87Sr / 86Sr，143Nd / 144Nd和208Pb / 204Pb的地球化学方面将圣托里尼和埃伊纳-波罗斯-迈萨纳熔岩进行了比较。他们是截然不同的。然后，通过将熔岩的放射性同位素特征与微量元素比率结合起来，我们设法确定了正在下降的沉积物是产生厚厚的块状熔岩而不是上覆板块的最大影响。