重新审视最年轻多巴凝灰岩超级喷发：来自安达曼海的高分辨率隐火山灰视角

本研究针对多巴火山最年轻凝灰岩（YTT）超级喷发传统上被视为单一短促灾难事件的认知局限，通过分析安达曼海BAR94-25岩芯的火山沉积物，结合高分辨率隐火山灰地层学、显微结构观察和原位地球化学分析（EPMA, LA-ICP-MS），揭示了多巴火山活动持续约50 kyr（~101至~49 ka），并识别出三个 distinct 火山活动阶段（VAP1–VAP3）。研究发现YTT喷发由至少四个成分 distinct 的岩浆库供给，其喷发历时约10 kyr而非单一事件，这对重新评估依赖传统~74 ka YTT等时线的地层对比和沉积记录定年具有重要意义。

　　

围绕74,000年前发生在印度尼西亚苏门答腊多巴火山的最年轻凝灰岩（Youngest Toba Tuff, YTT）超级喷发，科学界长期将其视为第四纪最大规模的单一火山事件。这一事件形成的广泛火山灰沉积，一直被用作古环境和考古研究中的关键时间标志层。然而，新的证据开始挑战YTT作为单一、短促灾难事件的传统认知。尽管YTT火山灰分布极广，从印度洋、孟加拉湾到阿拉伯海甚至南非等地均有发现，但其精确喷发时间、持续时间以及对全球气候和人类进化的实际影响，一直是激烈争议的焦点。问题的核心在于缺乏对古气候和环境替代指标记录的精确年代测定，以及YTT自身年龄确定的不一致性和不确定性。

为了厘清这些问题，由Giulia Del Manzo、Beno?t Caron等研究人员组成的研究团队，在《Journal of Volcanology and Geothermal Research》上发表了他们的最新研究成果。他们选择安达曼海北部的海洋岩芯BAR94-25作为研究对象，该岩芯位于苏门答腊西北约100公里处，距离多巴破火山口复合体约590公里，水深1558米。研究人员对岩芯中~100–50 ka时间区间内、深度219–447厘米的沉积物，以1厘米为间隔进行了高分辨率系统采样，并综合运用了高分辨率隐火山灰地层学、火山玻璃显微结构观察和原位地球化学成分分析（电子探针显微分析EPMA和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱LA-ICP-MS）等技术手段，对提取的火山物质进行了详尽研究。

主要研究结果如下：

4.1. 火山灰年代地层学

通过分析>63 μm脱碳酸盐无机沉积物组分中火山玻璃碎屑的相对丰度，研究在岩芯中识别出17个火山灰和隐火山灰单元。仅有三层为肉眼可见的火山灰层（单元6, 10, 14），其余均为隐火山灰层。根据氧同位素（δ¹⁸O）地层学建立的年龄模型显示，这些火山单元覆盖了约102 ka至48 ka的时间范围，跨越了海洋同位素阶段（MIS）5c、5b、5a、整个MIS 4以及MIS 3的下部。

4.2. 玻璃屑和浮岩形态

所有火山玻璃碎屑新鲜、未蚀变。根据形态和结构可划分为三个组：G1组（单元1-7，>79 ka）以白色微浮岩为主，晶体含量较高；G2组（单元8-13，≤75 ka）以透明玻璃屑为主，含少量新鲜火山晶体（如黑云母、石英、长石）；G3组（单元14-17，≤64 ka）玻璃屑尺寸更大，板状和月牙状形态更常见，新鲜火山晶体极少。

4.3. 隐火山灰地球化学成分

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  主量元素：所有玻璃成分均落在富硅流纹岩区域。G1组具有较高的CaO(>1 wt%)、MgO(>0.13 wt%)和较低的K₂O(<4.5 wt%)；G2和G3组则具有较低的CaO(<1.1 wt%)、MgO(<0.16 wt%)和较高的K₂O(>3.8 wt%)。G2和G3组的主量元素成分与已发表的YTT数据完全一致。

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  微量元素：不相容微量元素对（如Nb-Ta, Zr-Hf, U-Th）的比值能清晰区分三个形态组。G1组不相容元素浓度最低，Sr/Y值最高(5-20)；G2组不相容元素浓度最高，REE配分模式最平缓，Sr/Y值最低(<5)；G3组成分最均一，其成分和比值介于G1和G2之间。G2组玻璃内至少可区分出四个地球化学成分不同的种群（PI-PIV），主要依据Ba/Y、Sr/Y等比值，这与先前YTT研究中识别出的种群一致。

5.1. 隐火山灰分布模式

根据玻璃丰度分布剖面，火山单元可分为三种类型：1型（尖锐峰）代表单一的快速火山喷发沉降；2型（向上渐细的尾部）可能源于生物扰动或再搬运作用；3型（连续高值峰）可能代表一次持久的、多阶段喷发或一系列时间相近的喷发事件。沉积学、地层学和地球化学证据均支持大多数单元（尤其是1型和3型）为原生沉积，而非再搬运产物。

5.2. 火山灰来源

所有识别出的火山沉积物（~100–50 ka）其地球化学成分均指向多巴火山系统。G2组（VAP2）的成分为典型的YTT特征。G1组（VAP1）和G3组（VAP3）也与YTT具有共同的源区地球化学指纹，但经历了不同程度的晚期演化。研究首次在海洋沉积物中识别出多巴火山最近一次活动的完整序列，并识别出三个火山活动期（VAP）：

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  VAP1（G1组，~101–79 ka）： pre-YTT活动期，包含至少6次喷发事件。

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  VAP2（G2组，~75–65 ka）： YTT活动期，包含至少5次离散的火山事件（单元8,9,10-11,12,13），历时约10 kyr，而非~74 ka的单一事件。

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  VAP3（G3组，64–≥49 ka）： post-YTT活动期，与破火山口 resurgence 相关，包含至少4次主要事件，持续至少15 kyr。

5.3. 喷发前岩浆分异

所有多巴岩浆均来自受俯冲改造的地幔源区，具有相似的源区地球化学特征（如高Th/Nb, La/Nb，低Nb/U）。三个VAP之间的成分差异主要源于晚期分异过程的细微差别，如分离结晶的矿物组合（长石、副矿物等）、地壳混染程度以及储存条件（P-T-pH₂O-?O₂）的不同。G2组（YTT）岩浆经历了最高程度的分异和可能的地壳混染。

本研究通过高分辨率的隐火山灰分析，彻底改变了我们对多巴YTT超级喷发的认识。其主要结论在于揭示了多巴火山的最后一次活动是一个持续约50 kyr的漫长过程，包含了前YTT、YTT和后YTT三个 distinct 的火山活动期。传统的、作为重要年代标志层的YTT事件，实际上是一系列发生在~75–65 ka期间的多次喷发（YTTs），其喷发历时约10 kyr而非单一短促事件。紧随其后的后YTT爆炸性活动（VAP3）始于~64 ka，与火山穹隆喷发和破火山口 resurgence 同时发生，并持续至至少~49 ka。

这一修订的喷发模型具有多重重要意义：首先，它挑战了YTT作为简单等时线的传统观点，指出其实际上是一个“穿时”