água de Pau火山粗面岩岩浆的成因与滞留时间：来自碱性长石及熔融包裹体地球化学的启示

本研究通过分析亚速尔群岛água de Pau火山Fogo A与AD1563两次喷发事件中碱性长石（sanidine与anorthoclase）及其熔融包裹体（MI）的主微量元素组成，揭示了粗面岩岩浆的分异结晶（fractional crystallization）与基性组分混合过程，并利用Sr-Ba扩散年代学（diffusion chronometry）计算出Fogo A与1563 CE喷发的岩浆滞留时间分别为~32 kyr和6-16 kyr，为理解层状岩浆系统演化及喷发前兆过程提供了关键时限约束。

　　

在火山学研究领域，理解岩浆系统的演化过程和时间尺度一直是科学家们关注的焦点。água de Pau火山作为亚速尔群岛S?o Miguel岛上的重要火山，其喷发历史记录了复杂的岩浆活动。然而，关于该火山粗面岩（trachyte）岩浆的起源、演化过程以及喷发前的滞留时间，仍存在许多未解之谜。传统的地球化学方法虽然能够揭示岩浆的组成特征，但难以精确量化岩浆过程的时间尺度。

为了回答这些问题，研究人员对água de Pau火山两次重要喷发事件（Fogo A和AD1563）的火山碎屑进行了深入研究。通过分析碱性长石（sanidine和anorthoclase）的主微量元素组成及其包裹的熔融包裹体（melt inclusions, MI），并结合Sr-Ba扩散年代学技术，研究团队成功重建了岩浆系统的演化历史和时间尺度。

研究采用了多种关键技术方法：首先，通过电子探针（EPMA）分析长石矿物和熔融包裹体的主量元素组成；其次，利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）测定微量元素；最后，基于Sr和Ba在长石中的扩散模型，计算岩浆滞留时间（magma residence times）。样本来自Fogo A（约4500年前）和1563 CE喷发事件的火山灰层。

研究结果

Alkali-Feldspars
长石成分分析显示，Fogo A和1563 CE喷发的矿物均为anorthoclase（Ab_63–70, An_1–3, Or_29–35）和sanidine（Ab_52–56, An_4–5, Or_40–43），表明两者源自相似的岩浆系统。熔融包裹体的Rb/Sr（2.86–36.97）、Nb/Y（3.52–7.92）和La/Th（2.32–5.77）比值变化揭示了粗面岩岩浆的分异结晶（fractional crystallization）和周期性基性岩浆混合（magma mixing）过程。

Alkali feldspar-liquid thermometer and water contents
通过Or-Ab交换平衡（^kfs-liqKd_Or-Ab）估算，Fogo A岩浆喷发温度为980°C，含水量为5.2 wt%，而1563 CE喷发温度为799°C，含水量为4.6 wt%。基性岩浆混合比例在Fogo A喷发中更高（约10%），表明其岩浆系统更活跃。

Conclusions
扩散年代学结果显示，Fogo A和1563 CE喷发的岩浆滞留时间分别为~32 kyr和6-16 kyr，表明两者可能源自同一岩浆系统的不同深度区域。Fogo A喷发涉及更深、更广泛的岩浆储库，与其更大规模的喷发特征一致。研究支持了现代层状岩浆储库（layered magma reservoir）模型，强调了岩浆补给（magma recharge）和混合在喷发触发中的关键作用。

这项研究的意义在于，首次通过长石扩散年代学和熔融包裹体地球化学的联合分析，量化了água de Pau火山粗面岩岩浆系统的演化时间尺度，为理解大洋岛屿火山的喷发机制和灾害预警提供了重要依据。论文发表在《Journal of Volcanology and Geothermal Research》，为火山学研究提供了新的方法论范例。