《自然·地球科学》硫同位素揭示意大利坎皮弗莱格雷火山活动加剧的迹象

近日，一项发表在《自然·地球科学》杂志上的研究揭示了意大利坎皮弗莱格雷（Campi Flegrei）火山口活动加剧的新迹象。研究人员通过分析火山喷气孔中硫同位素的变化，发现自2018年以来，火山释放的轻硫同位素显著增加。这一发现不仅为理解火山活动的驱动机制提供了新的线索，也为全球其他活跃火山口的监测和灾害评估提供了重要参考。

坎皮弗莱格雷火山口位于意大利那不勒斯市郊，是一个活跃的火山系统。自16世纪以来，该火山口经历了多次地面抬升和地震活动，尤其是在20世纪50年代后，火山活动逐渐加剧。尽管火山口的地震和地面变形现象已被广泛研究，但其活动的驱动机制仍然存在争议。研究人员长期以来一直在探讨这些现象是由岩浆活动还是热液系统变化引起的。

硫是岩浆挥发物中的重要成分，其同位素组成能够提供关于岩浆活动和热液系统变化的宝贵信息。与二氧化碳等气体不同，硫在岩浆中的溶解度较低，因此在中上地壳条件下更容易从熔体中释放出来。这使得硫成为监测火山活动加剧的潜在有用指标。

在这项研究中，研究人员分析了坎皮弗莱格雷火山口喷气孔中硫化氢（H₂S）的浓度和硫同位素组成。他们发现，自2018年以来，喷气孔中H₂S的浓度显著增加，同时硫同位素组成向轻硫同位素方向偏移。这一变化表明，火山系统中可能存在新的硫源，且这一硫源与岩浆活动密切相关。

硫的来源：热液矿物还是岩浆？
研究人员提出了两种可能的硫源机制：热液矿物的硫再活化或岩浆的硫释放。热液矿物中的硫在火山休眠期间通常被固定在矿物中，但在火山活动加剧时，热液系统的温度和氧化还原条件发生变化，可能导致硫从矿物中重新释放到气体中。然而，研究结果表明，热液矿物中的硫再活化并不能完全解释2018年以来喷气孔中H₂S的显著增加。

相反，研究人员通过数值模拟发现，岩浆减压脱气可能是导致硫释放增加的主要原因。坎皮弗莱格雷的岩浆系统主要由玄武质岩浆组成，这些岩浆在深度超过6公里的地壳中发生减压脱气，释放出大量的硫。模拟结果显示，岩浆在上升过程中，硫从熔体中释放到气体中，并在热液系统中转化为H₂S，最终通过喷气孔释放到地表。

坎皮弗莱格雷火山口的研究结果不仅对理解该火山系统的活动机制具有重要意义，还为全球其他火山口的监测提供了新的思路。研究人员分析了全球八个活跃火山口的长期气体观测数据，发现硫释放的增加可能是火山活动加剧的普遍现象。例如，在塞拉内格拉（Sierra Negra）和普兰琼-彼得罗亚（Planchón-Peteroa）等火山系统中，硫释放的增加最终导致了火山喷发。

这项研究揭示了坎皮弗莱格雷火山口活动加剧的新迹象，并提出了岩浆减压脱气是导致硫释放增加的主要机制。尽管硫释放的增加并不意味着火山喷发必然发生，但它确实为火山活动的监测和灾害评估提供了重要线索。未来，研究人员将继续跟踪火山气体的化学成分变化，以期更好地预测火山喷发的可能性。

参考文献：
1. Caliro, S. et al. Escalation of caldera unrest indicated by increasing emission of isotopically light sulfur. Nature Geoscience (2025).  
2. Chiodini, G. et al. Magmas near the critical degassing pressure drive volcanic unrest towards a critical state. Nature Communications (2016).  
3. Aiuppa, A. et al. First observations of the fumarolic gas output from a restless caldera: implications for the current period of unrest (2005–2013) at Campi Flegrei. Geochemistry, Geophysics, Geosystems(2013).

欢迎大家加入「元素.同位素地球化学」交流群！一个致力于利用微观地球化学视角探索地球科学奥秘的学术交流平台。本群鼓励成员分享最新的科研成果、研究方法及技术。为保证交流质量，请所有成员遵守群规，使用“实名+单位”作为群昵称格式，同时禁止发布任何形式广告。