《Journal of Volcanology and Geothermal Research》：Conduit establishment following extended repose may contribute to unsteady eruption dynamics: The 1131 CE Te Popo eruption of Taranaki Mounga
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本研究分析1131年Te Popo火山喷发中的岩石碎屑，揭示浅层导管的演变过程及其对多阶段亚普林尼喷发动态的影响。通过与Burrell喷发的对比，发现不同喷发前史导致导管结构差异，为预测Taranaki未来喷发提供关键依据。
亨利·霍尔特（Henry Hoult）|本·肯尼迪（Ben Kennedy）|乔纳森·B·汉森（Jonathan B. Hanson）|谢恩·J·克朗宁（Shane J. Cronin）|亚历山大·R·L·尼科尔斯（Alexander R.L. Nichols）|莱顿·沃森（Leighton Watson）|奥利弗·伊迪（Oliver Eadie）
坎特伯雷大学地球与环境学院，新西兰克赖斯特彻奇8140，私人信箱4800
摘要
公元1131年的Te Popo喷发是塔拉纳基穆恩加（Taranaki Mounga）最近一次喷发活动中的两次最大规模喷发之一，此前该火山经历了约250年的平静期。这次喷发分为三个阶段：首先是柱状物质的形成并产生火山碎屑沉积，随后柱状结构崩塌，形成了火山碎屑流和火山灰沉积物，这些现象反映了喷发过程中不稳定的烟柱和间歇性稳定的喷发通道。本研究重点关注喷发过程中抛出的岩石碎屑，以了解浅层喷发通道和喷口在次普林尼式喷发（sub-Plinian eruption）多阶段动态中的作用。我们发现，喷发通道由较老的岩浆熔岩和侵入性岩石组成，在喷发过程中这些岩石不断被侵蚀，最终形成了更稳定的结构。喷发初期，喷口和火山口的挖掘活动占主导地位；随着侵蚀深度的增加，侵入性岩石的破碎现象变得更为普遍。在火山灰沉积过程中，喷发通道内壁在破碎深度以下和以上持续形成，随后在通道崩塌时被侵蚀并卷入火山碎屑流中。我们认为，喷发通道的侵蚀过程对喷发动态的演变起到了重要作用。这些结果与该时期另一次大规模喷发（Burrell喷发）的情况形成对比——后者发生在多次溢流式喷发之间。由于两次喷发前的静止期长度相似（自公元1790年起），Te Popo喷发事件更有可能代表塔拉纳基火山的重新活跃。
引言
了解火山通道在成层火山（stratovolcanoes）中的相互作用和叠加机制对于理解喷发行为至关重要，因为浅层通道的物理性质（如抗压强度、抗拉强度、孔隙率和渗透性）对喷发方式有着关键影响（Wilson等人，1980年；Macedonio等人，1994年；Costa等人，2009年；Kennedy等人，2010年；Schauroth等人，2016年；Kolzenburg等人，2019年）。全球范围内的成层火山中，同一喷口反复形成穹丘的现象很常见（Gómez-Vazquez等人，2016年；Rhodes等人，2018年），这通常与爆炸性喷发有关（Ogburn等人，2015年）。因此，研究喷发前后浅层通道的结构及其对喷发动态的影响对于完善喷发模型和灾害管理具有重要意义（Weir等人，2022年）。Hoult等人（2024年、2025年）利用岩石碎屑研究了新西兰塔拉纳基穆恩加火山在公元1655年Burrell喷发过程中的通道结构和演变。Burrell喷发之前经历了多次溢流式喷发、穹丘形成和崩塌事件（Lerner等人，2019年；Cronin等人，2021年）。而本次研究的对象是公元1131年的Te Popo喷发，该喷发之前没有多次溢流式喷发。这有助于我们了解火山在长时间静止期（约250年；Collins，2025年）后的喷发机制，并比较不同喷发阶段下的通道演变过程。塔拉纳基火山目前的静止期（自公元1790年起）比近期地质记录中的典型静止期（<1千年；Cronin等人，2021年）要长，与Te Popo喷发前的静止期相似。因此，Te Popo喷发事件很可能是塔拉纳基火山重新活跃的典型例子。
方法
本研究基于Platz（2007年）和Torres-Orozco等人（2017年）对塔拉纳基火山东北侧Te Popo沉积物的野外调查结果，并沿用了他们制定的地层单元命名体系。完整的岩层剖面较为罕见，火山碎屑流（PDC）通常局限于山谷区域，其分布范围较窄（见图1）。靠近喷口的火山灰沉积物和火山碎屑流单元可以与中间位置的初始沉积物相对应。
Te Popo沉积物
西北侧的块状和火山灰流（地点21）主要由气孔丰富的深灰色至黑色玻璃质安山岩碎屑（占20%）组成，其次为密度较高的浅灰色结晶安山岩碎屑（占5%）和鲜红色的热液蚀变碎屑（占1%），这些碎屑嵌在火山灰基质中（详细信息参见Lerner等人，2019年）。
在喷口附近（<2公里范围内），最下层的Te Popo火山灰层由细粒灰色火山灰组成，其中含有大量自由晶体。
火山碎屑类型与通道壁结构的解释
浮石与大多数岩石碎屑类型的差异反映了火山通道在火山体中的形成过程。岩石碎屑类型的多样性表明通道壁由侵入性和喷出性火成岩以及塔拉纳基盆地沉积物共同构成。火成岩的矿物组成、冷却速率和上升路径的差异影响了通道壁的成分和结构。
喷发序列与通道发展
Te Popo沉积物和岩石碎屑的数量反映了从岩浆储存区到地表的第一个爆炸性喷发通道的形成过程。结合浮石和岩石碎屑的分析，可以构建出喷发过程中通道发展的模型，显示出通道在特定阶段的稳定状态。侵入性岩石碎屑在喷发过程中始终是最丰富的成分。
讨论
喷发过程中，烟柱的反复沉积与不稳定性及喷口堵塞现象表明通道条件处于不稳定状态，岩石碎屑的数量变化反映了通道壁侵蚀程度的不同（Varekamp等人，1993年；Macedonio等人，1994年；Aravena等人，2018年）。由于Te Popo喷发是地质化学特征独特的Maero喷发期（Lerner等人，2019年）的首次重大喷发，因此后续喷发中喷口位置没有发生变化。
结论
火山灰沉积物中的岩石碎屑特征和相对数量可以用来重建浅层火山通道的构造，并追踪其在爆炸性喷发过程中的演变。公元1131年Te Popo喷发的沉积物表明，在塔拉纳基穆恩加火山长时间静止期后，喷发活动呈现多阶段、次普林尼式特征。这些喷发产物的气孔率和质地与其他全球爆炸性喷发产物相似。
CRediT作者贡献声明
亨利·霍尔特（Henry Hoult）：负责撰写初稿、方法论制定、研究设计及概念构思。本·肯尼迪（Ben Kennedy）：负责审稿与编辑、监督工作、方法论制定、研究设计及概念构思。乔纳森·B·汉森（Jonathan B. Hanson）：负责审稿与编辑、研究工作。谢恩·J·克朗宁（Shane J. Cronin）：负责审稿与编辑、资金申请。亚历山大·R·L·尼科尔斯（Alexander R.L. Nichols）：负责审稿与编辑、监督工作。莱顿·沃森（Leighton Watson）：负责审稿与编辑、监督工作。奥利弗·伊迪（Oliver Eadie）：负责研究工作。
未引用参考文献
Collins等人，无具体年份
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了MBIE Endeavour项目（项目编号：UOAX1913，“将塔拉纳基火山转变为火山未来计划（He Mounga Puia）”）的资助。作者们没有需要声明的潜在利益冲突。感谢Matt Jones在野外调查中的协助。
