岩浆-碳酸盐围岩相互作用为岩浆上升提供H2O：来自意大利坎皮佛莱格雷Breccia Museo矽卡岩捕虏体中流体与熔体包裹体的证据

【编辑推荐】为解决碳酸盐围岩与岩浆相互作用如何影响火山喷发机制的问题，研究人员通过分析意大利坎皮佛莱格雷Breccia Museo矽卡岩捕虏体中的流体包裹体（FIs）和熔体包裹体（MIs），发现高温下CaCO3与H2O反应生成均质熔体，冷却时瞬间分异释放H2O，为岩浆上升和喷发增强机制提供了新见解。

　　

在火山学领域，碳酸盐围岩与岩浆的相互作用如何影响喷发动力学一直是未解之谜。意大利坎皮佛莱格雷（Campi Flegrei, CF）作为地中海最活跃的火山系统之一，其历史上著名的坎帕尼亚火成碎屑岩（Campanian Ignimbrite, CI）喷发事件展现了极高的爆炸性。近年研究提出，碳酸盐围岩的熔融可能通过释放CO₂加剧喷发，但具体机制缺乏直接证据。为此，来自国外研究机构的Annamaria Lima团队以Breccia Museo的矽卡岩捕虏体为研究对象，通过分析其中保存的流体包裹体（Fluid Inclusions, FIs）和新型盐-碳酸盐熔体包裹体（Saline-Carbonate Melt Inclusions, SCMIs），揭示了岩浆上升过程中H₂

研究团队采用显微测温实验、电子探针分析和同步辐射技术，对矽卡岩捕虏体中的橄榄石包裹体进行系统研究。样本取自Procida岛Breccia Museo的70厘米直径矽卡岩漂砾，通过16厘米连续剖面揭示矿物分带特征。

研究结果

1. SCMIs的发现与特性：橄榄石中SCMIs捕获了均质熔体，冷却至790°C以下时瞬间分异为硅酸盐、碳酸盐和卤水三相，解释了包裹体收缩泡中缺乏CO₂的现象。
2. 高温反应机制：提出CaCO₃在>980°C时与H₂O反应生成Ca(OH)₂和H₂CO₃溶于熔体，抑制CO₂生成；冷却时重新形成CaCO₃并释放2倍H₂O。
3. 喷发增强模型：释放的H₂O可促进岩脉向地表扩展，显著提升喷发爆炸性，为CF等碳酸盐环境火山的喷发预警提供新参数。

结论与意义
该研究首次通过微米尺度包裹体行为反演岩浆房尺度的H₂O循环机制，证实碳酸盐围岩不仅是CO₂源，更是深层H₂O的“蓄水池”。这一发现革新了对岩浆上升过程中流体动力学的认知，为理解碳酸盐地区火山超临界喷发提供了关键理论支撑。研究提出的瞬时分异模型可解释历史喷发事件中的异常爆炸性，未来或可通过监测深部H₂O通量改进喷发预测模型。