文丨小菲有点烦

编辑丨小菲有点烦

前言

火山破火山口通常拥有由几个不同的喷发中心组成的异质结构，包括不同年龄和大小的熔岩穹丘、凝灰岩环和凝灰岩锥。重建每个喷发中心过去的活动，以及它们的沉积和火山构造背景，对于全球理解破火山口演化非常重要。

主要的喷发裂缝、断层和相关的破坏带等形成于火山构造活动期间的变形构造，其特征可能是破火山口塌陷，并可能强烈控制火山活动。这种构造阵列也决定了火山口管道系统的形成和几何形状，可以作为岩浆流动的首选通道。

喷发口的位置及其火山作用的类型，与这种结构的重新活动以及新的喷发事件的开始，或火山机构内部的浅层热液系统，与火山喷发场的形成有严格的联系。

在火山爆发不稳定期间，对这种活动结构的监测是需要注意的，因为它们能够将火山异常的信号从一定深度传递到表面，从而表明升级的可能性。

因此提供火山学、构造、地球物理和地球化学约束的多学科方法，可以确定火山的当前活动和评估其潜在危险，特别是在喷口位置不确定的破火山口。

观察和研究结构和火山构造活动之间这种密切关系的最佳地点之一是意大利南部的坎皮-弗莱格雷火山口，它是世界上城市化程度最高的破火山口，最近成为其中东部活跃的许多喷口的所在地。

在5.5到3.8ka之间，它至少发生了21次喷发，形成了几座火山机构，包括阿斯特罗尼火山的凝灰岩环。在以至少七次不同喷发为特征的复杂喷发历史中，它形成于小阿格纳诺破火山口的边缘。

尽管阿斯特罗尼火山的火山和岩浆历史已经被重建，火山深处的结构建筑和目前的状态仍然知之甚少。在过去的几年里坎皮-弗莱格雷火山口喷发和变形结构的高分辨率成像，已经成为可能，主要是通过电子成像、电磁，和地震调查。

但这些研究主要集中在坎皮-弗莱格雷火山口最活跃的部分，关于阿斯特罗尼火山结构的唯一信息来自大规模地球物理调查。

阿斯特罗尼火山的地质背景和火山演化

坎皮-弗莱格雷火山口自15ka那不勒斯黄凝灰岩喷发期间，发生的最后一次大崩塌以来，已经是大约70次喷发的地点。大多数火山爆发发生在中东部地区，包括两次普林尼事件，其中AMS喷发也生成了一个小破火山口，相当于现在的阿格纳诺平原。

AMS破火山口塌陷影响了先前存在的火山结构，其形状强烈地受到由区域西北-东南和东北-西南方向定义的主要断层的重新活动的控制。

这种断层阵列和相关的损害带似乎有利于岩浆或岩浆流体的上升。在索尔法塔拉火山和阿斯特罗尼火山之间也观察到了更近的次级的构造。

阿格纳诺平原崩塌后，火山活动沿其西部边缘发生，开始于一系列低能爆炸性喷发和熔岩穹丘。这些事件发生后不久，向北几百米处发生了多次喷发，形成了阿斯特罗尼火山和福萨卢帕拉火山。

阿斯特罗尼火山形成于阿格纳诺火山口的西北角，这些喷发喷出约0.5公里并形成直径约2公里的大型凝灰岩环。火山活动是由粗面到细面岩浆提供的，可能是由于位于不同深度的单独岩浆体，一个演化较浅的岩浆房已经被一个位于更深处的演化程度较低的岩浆补充。

这两种岩浆的混合发生在一次补给事件中的浅部岩浆系统中，该事件可能发生在阿斯特罗尼喷发开始之前，也就是在整个喷发序列中震级最高的事件。

七次喷发的总持续时间非常短，从几年到几十年不等，喷发口被限制在现在的阿斯特罗尼火山口内，但喷发事件的能量是可变的。第六次喷发形成了一个亚斜坡喷发柱，并可能将喷口面积扩大到目前的形状。

火山爆发的主要特征是膜岩浆活动，产生的火山碎屑密度流主要局限在坎皮-弗莱格雷破火山口边缘以及那不勒斯市和坎帕尼亚平原。

阿斯特罗尼5号火山爆发结束时，一个熔岩穹丘就位后被亚斜坡的阿斯特罗尼6号火山爆发部分摧毁。沉积物的分布和厚度、弹道块体轨迹和PDC的相结构表明，喷口可能从火山口的西北方向暂时迁移到东南方向，这也是最凹陷的区域。

最后一次火山活动能量较低，在火山口底部形成小凝灰岩锥、飞溅锥和火山渣锥=，火山口底部还拥有三个小湖，最大的湖名为LagoGrande。喷发活动通过环形断层导致了火山口底部的坍塌，这些断层沿着阿斯特罗尼凝灰岩环的内侧暴露无遗。

这些结构包括平行于火山内侧的不同断层，显示出相对于火山口中心的宽切线模式，这些地区也是几次山体滑坡的发生地。

阿斯特罗尼火山大厦以北几百米处，三个嵌套的环形火山锥是在天文学家就位后形成的，这些建筑的中心是沿着穿过天文学家们的西北-东南走向排列的，这可能对应于一个主要的喷发裂缝。

阿斯特罗尼爆发事件发生在坎皮-弗莱格雷5.5和3.8ka之间的最后一个活动时期，被归类为中小型喷发。

电阻率测量

地电技术使用通过一对电极注入地下的受控电流，再与其他电极相对应的感应电压降来重建底土的电模型。源和接收偶极子在地球表面上随着地形移动，测得的电势差是注入电流、偶极子几何形状和介质响应的函数。这种测量可以被反演以获得底土的电阻率层析成像。

近几十年来，电阻率法已经成功地应用于许多不同的领域，例如地下水资源、断层成像、火山和地热区域的表征、滑坡结构的重建，以及岩土工程应用。这些方法的广泛应用是影响电阻率的大量参数的结果。

沿17个剖面收集电阻率数据，长度在480和840米之间，采用间距为20米的偶极-偶极源电极配置。在难以管理电缆布局的受限区域，发现使用偶极-偶极源接收器耦合是有效的，因为它更紧凑，对横向位置更敏感，有利于异常源体的深度评估。

使用IrisSyscalPro仪器作为多通道电阻率计，并将其用作电源，因为它能够产生直流电，最大可能电压和电流分别为800V和2A。

由于地质结构是三维的，因此为了获得精确的地下模型，必须考虑使用放置在平面上而不是单线上的电极阵列的3D采集和反演技术。

仅使用2D电阻率测量无法充分表征复杂的非均质性，但在大面积上进行完整的3D勘测是困难且费时的。这种设置通常并不适合，因为它们的可用采集通道的数量有限。

为了克服逻辑约束，可以从沿着在相互正交的方向上位移的近似直线的独立勘测中收集3D数据集，从而在多于一个方向上获取数据。

由于平面外电阻率异常位于测线之外，这种程序可能会产生误导模型。洛克和达林描述的一系列技术已被采用以避免最终3D反演模型中的这种可能的伪像，这种伪像通常表现为平行于监视线排列的带状近地表异常。

在近地表层的模型单元中采用了较高的阻尼因子，以减少条带效应。模型离散化使得模型单元的宽度和长度相似，尽管线之间的间距大于线内电极间距。但修改了水平粗糙度滤波器后，使其在对角线方向以及沿着和垂直于勘测线的方向上具有分量。

气体成分和地温

为了表征位于拉戈格兰德E和NE区域的气泡，需要使用位于气体排放口的倒置塑料漏斗收集气体样本。该漏斗通过硅胶管与一个容积约为50毫升的取样玻璃烧瓶相连，并配有两个旋塞。

对拉戈格兰德东北区的气泡现象进行了两次采样，那里的水深范围在几十厘米到几米之间，结果显示一氧化碳气体成分含有少量大气成分和甲烷。

在2019年至2022年前三个月期间，土壤温度测量值揭示的背景值在10到24摄氏度之间，而在湖泊东北侧的狭窄区域，检测到NNW–SSE趋势异常。在此期间起泡气体现象相对应的温度值相当稳定，在80和30cm深度以及35–40°C范围内进行的测量之间的差异约为2°C。

这种异常可以被认为是一种结构的代表，这种结构是上升流体的优先通道。2022年9月进行的最后一次温度测量显示，在30厘米深度处的最大值约为43°C，表明流体温度可能会从深度上升，这种温度异常的变化需要通过随后几个月的新测量来验证数值和空间分布。

结论

阿斯特罗尼火山是在普林尼期阿格纳诺-蒙特斯皮纳火山爆发喷发活动中，产生了至少七次中小规模的喷发事件，总共发生了几年到几十年的时间，这很可能是由一个在喷发活动期间负责可变喷口开口的裂隙系统提供的。

在主要的爆炸性水岩浆活动之后，沿着东火山口壁出现了一个熔岩穹丘，从而结束了阿斯特罗尼5号火山的喷发活动。火山活动的恢复产生了更大的亚火山爆发阿斯特罗尼6号火山，从而产生类似maar的结构，并在很大程度上决定了这座火山建筑的现状。

该结构后来被后续阿斯特罗尼7号火山爆发事件的火山碎屑沉积物部分覆盖，这也产生了与阿斯特罗尼火山最终活动相关的火山结构。阿斯特罗尼7号火山爆发事件包括火山坑底部保存的凝灰岩、飞溅物、火山渣和高结晶泡沫岩体的产生。

多学科研究提供了该火山更详细的火山构造结构，使得能够重建其演变和目前的活动。喷发活动最后阶段的喷口有关的主要结构的深层几何形状，以及主要的结构不连续性。通过这些结构不连续性，观察和分析的热液液体和气体上升到表面。

阿斯特罗尼火山内检测到的地球物理和地球化学异常表明，该地区可能参与了最近在坎皮-弗莱格雷火山口中部发生的地震和热液活动。所分析的气体和Solfatara-Pisciarelli地区排放的气体的化学相似性也表明，阿斯特罗尼火山和邻近最活跃的破火山口地区的深层结构是连接的。

这有助于更好地评估阿斯特罗尼火山的动态和演变，该火山近年来也是一个地震活动的场所，既有火山群，也有地震。

对整个火山结构进行额外调查，以检测除本研究中出现的异常之外的其他可能的地球物理和地球化学异常，也将有助于规划对记录的异常进行定期监测，并更好地评估坎皮-弗莱格雷动荡危机的演变。

参考文献

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