《Journal of Volcanology and Geothermal Research》：Magma storage, evolution, and degassing at Mombacho (Nicaragua): New insights to decipher the current state of activity of a long-dormant volcano
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火山休眠期岩浆系统演化与储存条件研究：以尼加拉瓜蒙巴霍火山为例，通过熔体包裹体和单斜辉石晶体分析，揭示其潜在岩浆储存深度介于3.1±0.4至8.2±1.6公里之间，岩浆分异以橄榄石、辉石、斜长石和钛磁铁矿结晶为主，但存在岩浆源区异质性及水-气相迁移现象。2024年火山气态成分与二十年前数据相似，表明岩浆系统稳定性较高。
马农·普热（Manon Pouget）| 塞弗琳·穆内（Séverine Moune）| 大卫·查瓦里亚（David Chavarria）| 埃韦林·埃斯皮诺萨（Eveling Espinoza）| 法斯托·格拉萨（Fausto Grassa）| 玛莎·伊巴拉（Martha Ibarra）| 埃蒂安·梅达德（Etienne Médard）| 费德里卡·斯基亚维（Federica Schiavi）| 克里斯蒂安·托雷斯（Cristhian Torrez）| 本杰明·范·维克·德·弗里斯（Benjamin van Wyk de Vries）| 吉约姆·布杜瓦（Guillaume Boudoire）
克莱蒙奥弗涅大学（Université Clermont Auvergne）、法国国家科学研究中心（CNRS）、法国地质与矿物研究所（IRD）、OPGC、岩浆与火山实验室（Laboratoire Magmas et Volcans），法国克莱蒙费朗（F-63000）
摘要
蒙巴乔（Mombacho）是尼加拉瓜第四纪火山链中的一座玄武安山岩复合火山。由于蒙巴乔没有历史喷发记录，因此目前缺乏关于潜在岩浆储存区深度或上升岩浆流体演化的信息。然而，鉴于该火山当前的不稳定迹象，这些信息变得尤为迫切。为了获取这些知识，研究人员分析了蒙巴乔火山灰中的熔融包裹体及辉石晶体，以及火山口喷气孔释放的火山气体。熔融包裹体的主要元素组成初步表明，岩浆演化过程受橄榄石、辉石、斜长石和钛磁铁矿晶体分结晶作用的控制。然而，最基性样本的成分变化只能用岩浆源的异质性来解释。进一步的微量元素分析也支持这一假设，但似乎表明某些活性元素是通过水相迁移的。单斜辉石晶体的成分以及熔融包裹体中的H2和CO2含量表明，存在一个位于8.2±1.6至3.1±0.4公里深度的复杂岩浆储存区。脱气模型也支持这一结构，并表明2024年在蒙巴乔喷气孔采集到的气体来自类似的深度。此外，2024年喷气孔气体中的SO2、H2和CO2含量与二十年前采集到的数据相似，这进一步证实了脱气的稳定性，从而也证明了岩浆系统的稳定性。
引言
在许多地区，火山喷发是重要的自然灾害（Oppenheimer, 2015），而长期休眠的火山则具有特殊意义。一方面，由于人们对喷发活动的记忆缺失以及火山土壤的肥沃性（Fiantis et al., 2019; Cook et al., 2022），这些地区得以实现显著的社会经济发展，人口密度增加。另一方面，长期的静止状态可能导致深层能量积累，最终引发剧烈喷发（Chiodini et al., 2016）。此外，这些地区的监测网络较为匮乏，人们对火山过去活动的了解也有限，从而增加了火山灾害的风险（Boudoire et al., 2023）。因此，为了降低灾害风险并监测潜在的活动变化，了解这些休眠火山的工作机制至关重要，这需要从它们的过去活动入手。熔融包裹体作为一种强大的研究工具应运而生（Cannatelli et al., 2016）。这些被困在晶体中的硅酸盐液体滴可用于研究先前喷发所涉及岩浆的起源和演化过程，进而理解系统的动态及岩浆储存区。自20世纪90年代初以来，熔融包裹体已被用于研究岩浆演化（Kent and Elliott, 2002; Venugopal et al., 2016; Gennaro et al., 2019）、喷发前挥发性元素组成（Metrich and Wallace, 2008; Moore, 2008; Zurek et al., 2019）、脱气过程（Metrich and Wallace, 2008; Hartley et al., 2014; Metcalfe et al., 2023）以及岩浆储存深度（Iacono-Marziano et al., 2012; Ghiorso and Gualda, 2015; Allison et al., 2019）。结合单斜辉石晶体的研究（Putirka, 2008），这些数据有助于揭示与过去火山活动相关的岩浆系统结构（Venugopal et al., 2016; Métrich et al., 2010; Robidoux et al., 2017a; Robidoux et al., 2017b）。这些信息可用于预测火山未来的活动并识别潜在变化。
本研究通过分析熔融包裹体和单斜辉石晶体，旨在确定（1）蒙巴乔岩浆的演化过程，（2）岩浆储存系统的结构，以及（3）脱气过程。基于这些数据，提出了一个概念模型。将当前喷气孔释放气体的地球化学特征与该模型进行对比，以揭示气体的来源，并最终了解蒙巴乔火山当前的活跃状态。
区域地质
在尼加拉瓜的太平洋沿岸，沿着中美洲海沟，科科斯板块（Cocos Plate）正在俯冲到北美板块和加勒比板块之下（图1a）。这种俯冲作用形成了从中美洲到哥斯达黎加的中美洲火山带（CAVF）（Stoiber and Carr, 1973）。沿CAVF，俯冲几何形态及地壳和上地幔的结构各不相同，形成了多个地质块体（Stoiber and Carr, 1973; Carr, 1984）。
样品采集
采样策略是收集基性和演化岩浆样本，以了解系统的潜在结构。由于缺乏能够直接反映这些特征的露头，我们不得不在多个地点进行采集（图1b），尽管缺乏时间顺序信息。2022年和2023年的野外考察中收集了11个岩石样本。所有样本均进行了主要元素分析，但仅有5个样本被选用于熔融包裹体和单斜辉石晶体的研究：
样品的岩石学描述
MBQ1、MBQ2B、MBQ2L2和MBT2样本为毫米至厘米大小的黑色多孔火山渣。这些样本含有橄榄石和单斜辉石晶体，以及少量斜长石晶体。最大的晶体尺寸为100–1000微米，呈自形至亚自形（补充材料A，图A.1a, b）。部分辉石晶体显示出复杂的反向或振荡分区结构（图2a）和/或核心重吸收纹理。辉石和斜长石晶体也以微晶形式存在于基质中。
岩浆储存条件
通过结合熔融包裹体中的H2和CO2含量，可以利用饱和模型（Ghiorso and Gualda, 2015; Allison et al., 2019; Papale et al., 2006）计算出包裹体形成时的压力。本研究采用了Ghiorso和Gualda提出的MagmaSat模型（Ghiorso and Gualda, 2015），该模型适用于钙碱性岩浆（Allison et al., 2019）。
结论
通过对蒙巴乔火山熔融包裹体和单斜辉石晶体的研究，我们获得了关于岩浆演化和储存情况的信息，从而构建了该火山的概念模型。对包裹体中主要元素和微量元素的分析揭示了岩浆演化过程中的不同机制。首先，最基性样本的成分存在显著变化（见图1），尤其是在TiO2含量方面。
作者贡献声明
马农·普热（Manon Pouget）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、方法论研究、数据分析、概念构建。塞弗琳·穆内（Séverine Moune）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、研究监督、方法论指导、资金获取、数据分析、概念构建。大卫·查瓦里亚（David Chavarria）：研究工作。埃韦林·埃斯皮诺扎（Eveling Espinoza）：研究工作。法斯托·格拉萨（Fausto Grassa）：研究工作。玛莎·伊巴拉（Martha Ibarra）：研究工作。埃蒂安·梅达德（Etienne Médard）：撰写、审稿与
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
感谢让-吕克·德维达尔（Jean-Luc Devidal）提供的微探针和LA-ICPMS分析设备，感谢克莱尔·丰克尼（Claire Fonquernie）进行的全岩分析，以及卡里姆·凯尔丰（Karim Kelfoun）在野外工作中的协助。同时感谢格拉纳达市政府为野外考察提供的支持，也感谢法国驻尼加拉瓜大使馆的支持。
