前言：

比亚里卡或鲁卡皮兰是南美洲最活跃的火山之一也是智利风险最高的火山。它有一个开放的管道和一个持久的熔岩湖。斯特龙博利火山活动迅速发展为1.5公里高的熔岩喷泉，喷发至少2.4的火山灰。

活动恢复到温和的斯特龙博利“背景”爆炸，了解此类阵发性事件的喷发前条件对于火山灾害评估至关重要，介绍了玄武安山岩阵发火山碎屑的玻璃相和晶相的主量和微量元素地球化学，以及截至2017年2月的后续Strom“背景”活动。

熔岩喷泉源岩浆的喷发范围

熔岩喷泉源岩浆最初储存在更热的区域，然后在喷发前驻留在浅层储存区，结晶相包括斜长石、橄榄石和辉石。平衡结晶发生在上地壳岩浆上升过程中，岩浆达到H 2氧气饱和，促进挥发性出溶和超压从而引发喷发。

玄武岩-安山岩的“背景”爆炸源自≤5.3公里的深度，2015年熔岩喷泉喷发前的情况与比亚里卡20世纪历史上的火山喷发形成鲜明对比后者很可能是由岩浆驱动的，岩浆经历了较长时间的混合以促进喷流和爆炸活动。

火山监测和喷发预测来说是一个充满挑战的情况。2015年喷发的火山碎屑物质的岩石学结果为涉及此类喷发，喷发过程提供了重要的见解火山碎屑产物的结构和成分结果是，约束管道系统结构和岩浆在喷发前上升过程中经历的物理化学过程的有力工具。

这些过程包括喷发前的储存同化和脱气，开放式管道火山的特点是在两次重大喷发之间持续释放气体和轻度爆炸活动，在镁铁质开放管道系统中，喷发活动的特点是脱气期或小规模喷发，其中夹杂着更有活力的。

这些阵发性事件为居住在邻近地区的社区带来了直接的好处，暴露在外的人群可能会低估这些火山可能产生的潜在危害的规模，特别是当低水平活动似乎占主导地位时，岩浆柱水平或横向岩浆排放的快速变化可能对居住在这些火山附近的社区构成额外的威胁。

开放管道系统中阵发性事件相关的火山碎屑产物可能为了解其行为和相关危害提供重要线索。比亚里卡是智利安第斯山脉南部的一座活复合火山，它被列为智利风险最高的火山，死亡人数约为10人。

比亚里卡火山的喷发活动现状

二十世纪期间有100次喷发公元1384年至1971年期间记录了超过100次喷发，比亚里卡表现出开放式管道行为，其管道内存在高位岩浆，有时暴露为熔岩湖，并产生持续排气、短暂的熔岩喷泉和斯特龙博利式爆炸。

斯特龙博利火山活动变得越来越活跃并在30分钟内达到顶峰，形成短暂1.5公里高的熔岩喷泉，同时喷发柱达到主火山口上方10.8公里。火山口周边完全被厚度为几米的凝集产物覆盖，而白炽材料与火山侧面覆盖的冰的相互作用引发了火山泥流，并沿着四条放射状河流流下。

尽管没有造成人员伤亡但与其他历史喷发相比，这次喷发表现出独特的行为主要产生持久的斯特龙博利活动、熔岩喷出和熔岩喷涌，了解2015年火山爆发的喷发前状况是更好地评估比亚里卡火山危害和开放式喷口系统状态变化的关键。

喷发事件后温和的斯特龙博利活动产生的火山碎屑，进行了首次全面的岩石学和地球化学调查，这项工作包含成分分析和2015年3月比亚里卡熔岩喷泉的热压估计。这些结果用于了解导致熔岩喷泉的过程，并将其与其他开放管道系统的喷发状况的类似变化进行比较。

比亚里卡自中更新世以来一直很活跃，一座古老的更新世玄武岩到英安质建筑的建造最终形成了一个直径约7×4公里的破火山口。随后的活动以爆炸性喷发为主，在比亚里卡的全新世喷流矿和火山碎屑矿床中，比亚里卡还出产了玄武安山。

比亚里卡熔岩喷泉引发的后果

比亚里卡的喷发特点是熔岩喷泉高达数百米，喷发柱高达8公里，同时熔岩喷出形成体积为16±4×的熔岩流场，一座600米高的熔岩喷泉引发了一系列火山泥流，影响了Coñaripe村造成约10人死亡，一条2公里长的裂缝注入了高达600m的熔岩喷泉和两股熔岩流，由于冰融化产生了破坏性的火山泥流。

动荡的迹象包括长周期地震活动增加比率升高、热异常以及辐射次声和Strom活动急剧增加。

阵发性阶段开始于凌晨03:10，位于比亚里卡东南100公里处由1.4千克玄武岩-安山岩火山灰组成。

靠近喷口呈放射状分布的喷发产物包括飞溅物、弹道炸弹、碎裂熔岩和混合雪崩沉积物，雪崩是由与雪和冰混合的火山碎屑造成的也称为冰浆。后续活动被归类为火山典型活动的背景，熔岩湖在火山口边缘以下150m处仍然可见，在夜间呈现白炽光和轻微的斯特龙博利爆炸，其中一些爆炸到达火山口边缘。

SERNAG报告了在此期间发生了5788次LP和6次火山构造地震，Strom活动产生了200米高的火山灰柱，MIROVA于12月16日检测到146MW热异常，并于12月22日脱气了约2800。

熔岩表面上方几十米处的火山口壁上有新鲜的飞溅物，排放量平均为160吨/天，火山口内的熔岩湖较高可能低于火山口边缘，飞溅的顶部掩盖了其大部分表面，爆炸通过顶部的狭窄开口释放火山碎屑。

SERNAG报告了2466次LP地震和13次VT地震MIROVA于2月10日检测到热异常，达到9MW，每月SO2脱气量平均45吨/天，分析了六个青少年样本，在弹坑附近发现了直径10厘米的炸弹，来自火山灰沉降物沉积物的粗火山灰，以及致密的碎片由混合雪崩传输的块。

火山碎屑的具体形状研究

尽管外部结构存在差异，但火山岩颗粒结构均质晶体含量低，基质呈玻璃状，混合雪崩沉积物表现出多种颗粒形状和结晶度，这可能与与积雪不同程度的相互作用导致的不同冷却历史有关。从位于混合雪崩中的低水泡度幼体块中采集了碎片。

最后三个样本对应于后续活动期间沉积在火山口边缘周围积雪上的中到粗火山岩，2017年2月13日的轻度Strombolian爆炸后收集，使用电子色散光谱进行岩相学、密度和半定量X射线荧光，在这里扩展了详细岩石学的分析和对喷发前条件的结果。

所有六个样品均安装在环氧树脂中，环氧树脂块在佩鲁贾大学物理与地质系的真空下干燥12小时。然后将它们切割和抛光以形成表面积在10至15mm2之间的树脂碎片产生适合微量分析的表面。所有分析的表面都对应于火山碎屑的内部。

使用地球与环境部的Cameca电子探针微量分析仪获得基质和主要硅酸盐矿物相的主要元素组成和背散射电子图像慕尼黑路德维希马克西米利安大学科学。操作条件为15kV加速电压、20nA束电流、用于玻璃分析的散焦10µm光束和用于矿物相的1µm光束。

选择EPMA点用于后续基质玻璃和矿物的微量元素成分分析，激光烧蚀系统与位于物理和地质系的Thermo进行激光烧蚀电感耦合等离子体质谱佩鲁贾大学。操作激光条件是直径为15和25μm的圆形激光光斑的激光注量以及10Hz的重复率。

使用氦气来研究操作的标准

氦气作为载气Ar和N2用作尾吹气，分别避免等离子体不稳定和提高灵敏度。NIST和USGS标准品分别用作校准品和质量控制品，遵循Vaccaro等人描述的方法，之前由EPMA分析的内标。

所有收集的产品的主要岩相特征均通过使用免费软件JMicrovision对伪彩色BSE图像进行“背景提取”的图像处理技术进行量化。对于每个样本使用3-4张图像，对个体比例进行平均，估计的标准误差为4.5%。

成功的矿物-液体温压测量需要成对的矿物相和液体之间的化学平衡。使用的斜长石、橄榄石和单斜辉石的比例与的岩石学分析中获得的比例相同。液体成分是从每个样品的玻璃化学成分和McGee等人报道的块状岩石成分中获得的，所有液体组分的每分子式单位的阳离子均以无水阳离子分数计算。

使用多个温湿度计和湿度计来计算岩浆密集变量计算水含量。从EPMA分析中获得的熔体相和斜长石晶体边缘的化学成分以及岩浆的初始温度和压力被用作输入值，使用辉石液体法。

温度计的范围表现区分

温度计是三者中对无水熔体约束最好的但没有针对含水熔体进行校准，因此使用Putirka和Sisson温度计进行比较。所有三个温度计均与压力有关选择1kbar的压力来估计温度。这是基于Delgado等人检测到的变形源，相当于4.2km的深度。该深度也与比亚里卡文献中报道的浅水库位置一致。

正常或振荡分区次面体到自面体筛状结构的Pl斑晶仅存在于2015年3月3日的产品中。Ol斑晶为上反形到自形，长度为100-800μm，并显示出正常的同心环带，经常发现上反角Ol个体或群体靠近较大的Pl斑晶，或被较大的Pl斑晶包围，Cpx斑晶具有自形块状形状尺寸从60到400μm不等。

所有其他样品均呈现玻璃状基质有时以玻璃毛状或粒间方式排列，Pl微斑晶排列在球状斑状凝块中，Pl微晶石是针状自形到亚面体，而Ol微晶石是自形，并且通常排列成球状斑状簇，所有Cpx微晶石都是上反角，其尺寸始终<10μm。

样品显示出多种囊泡分数和结晶度，lapilli样品有约59%的亚球形囊泡，具有早期聚结，并含有16%Pl、2%Ol和<1%Cpx斑晶而玻璃占23%，Pl微晶石很稀缺。2015年的炸弹也具有高度的囊泡性，而囊泡是不规则的并逐渐合并，并且样品含有8%Pl、1%Ol和44%基质。

结语：

最高结晶度的样品对应于混合雪崩块具有15%微晶石，尽管其结晶度较高但玻璃在混合雪崩中占40%，仅发现1%的形状不规则且缺乏聚结的囊泡。

所有熔岩后喷泉样品的微晶石比例也非常低，具有高气泡性和玻璃状基质。2015年12月的样品显示出不同的囊泡性，并含有18-53%Pl、2-6%Ol和15-34%玻璃。Cpx斑晶始终<1%。最后，2017年2月的样品仅由斜长石斑晶、27%低聚结亚球形囊泡和基质玻璃组成。