快速转变的Fagradalsfjall火山岩浆来源,冰岛

地质、地球化学、地球物理观测在大洋中脊(铁道部)和相邻的转换断层是了解海洋地壳形成的基础^1,8。一般来说,海洋地壳形成与积极传播中心在铁道部,大洋中脊玄武岩喷发的美联储从地壳水库^8,9。然而,更很少,铁道部喷发可能提供从sub-Moho水平(超过7公里),通常在slow-spreading山脊和转换断层^9,10,11。由于深海环境的无法理解,近实时观察和调查此类事件是有限的。

虽然冰岛地壳比典型的海洋地壳厚¹,铁道部的陆上暴露允许连续、实时采样的岩浆喷发产生关键的见解流程和时间表潜艇同行的代表。两个1975 - 84 Krafla冰岛裂谷作用的事件¹和2014 - 2015年Barðarbunga^2,3熔岩喷发已经被地球物理监测和记录的采样、提供近实时洞察岩浆管道系统。都爆发了中期的重要性浅层地壳存储,最上面的10公里的集中式的玄武岩岩浆水库的融化是运输喷发前外侧⁴。然而,这些浅岩浆过程模糊的记录更深层次的互动。Reykjanes半岛(RP)是一个陆上trans-tensional斜裂缝,或所谓的漏水的转换断层(无花果。1),以情景裂谷和每隔大约千禧年的火山活动有关^12,13,14。直到2021年,最后一次喷发事件在RP前后之间发生广告700年,大约广告1240年,当四个五RP intratransform传播中心(ITSC)爆发^12,13,14。这些最后的爆发在第五ITSCs Fagradalsfjall(无花果。1)发生超过6000年英国石油公司¹³。

2021年爆发的Fagradalsfjall复杂(图。1 b从2020年1月)之前是构造动荡,以强烈的地震活动和通货膨胀集中在Svartsengi ITSC。在2020年地震活动仍情景,最新的动荡周期由2021年2月24日发生的里氏5.7级地震。经过三周的激烈地震,表面变形表示裂谷伴随着堤坝注入沿着正常的缺点Fagradalsfjall附近的¹⁵。2021年3月19日入侵到达表面。火山喷发前几周的特点是低到适中的岩浆积液的1 - 8米³年代⁻¹从多个通风口,飞溅锥和低粘度熔岩流的形成。喷发的风格改变了在4月27日第四增加放电率(m³年代⁻¹)从一个发泄和高(超过450)熔岩喷泉¹⁶。

这里我们关注喷发的初始阶段(3月21日到2021年5月6日),结合地球化学分析的连续爆发的熔岩和火山灰样本测量排气气体排放。全岩和玻璃主要和微量元素含量,以及放射性同位素比值测定矿物阶段和包裹体(MIs) (方法)。Fagradalsfjall状熔岩是橄榄拉斑玄武岩玄武岩岩石特性(扩展数据图。1)和主要元素成分类似于RP熔岩爆发历史上(自结算,左右广告870)^14,17,18(无花果。2)。全岩分别和TiO₂内容的范围从8.8到10.0 wt %,从0.95到1.12 wt %,分别(扩展数据图。2),high-MgO内容显示在浅岩浆岩浆不处理管道系统,这里这些被称为“原始的”。眼镜从淬火熔岩和火山灰,分别以6.7和9.0 wt %和TiO之间的内容₂内容之间的0.83和1.54 wt %(扩展数据图。2),定义一个更进化(原始)和化学变量组比全岩样品,在很大程度上反映了结晶在管道和熔岩流。Fagradalsfjall熔岩的原始特征进一步表示原始晶体货物,这是典型的岩浆经历了低压岩浆演化有限。例如,macrocrysts高度原始核心:Cr-rich尖晶石与Cr # 50.2,佛_90年橄榄石,_91年斜长石和绿色斜辉石# 88.8毫克和Cr₂O₃1.48 wt %(扩展数据图。3;补充信息)。

抽样原始岩浆的RP并不少见,和熔岩分别以8 wt %以上内容、原始晶体货物表示在历史的熔岩。与RP熔岩,Fagradalsfjall熔岩显示异常广泛的比率不兼容的小元素K₂O和TiO₂(0.124 - -0.263;无花果。2)。K₂O / TiO₂和其他不相容的微量元素比例(iter)对模态晶体的比例,因此分离结晶的变化。尽管岩浆和一些岩浆阶段之间的相互作用(例如,titano-magnetite和角闪石)可以分离K₂O / TiO₂,这样的阶段不太可能出现在大量的比例在岩浆的存储区域。此外,在与single-eruptive玄武岩单位(分别以> 6.5 wt %)从冰岛裂谷系的不同部分,为大型数据集,Fagradalsfjall熔岩具有极其广泛的K₂O / TiO₂值(无花果。2 b)。值得注意的是,有人建议high-MgO单位最好保存签名与冰岛有关地幔(例如,Borgarhraun北冰岛)¹⁹。

大范围的K₂O / TiO₂变得明显在全岩和玻璃样品随着喷发的进展。只有前三周的喷发,Fagradalsfjall熔岩经历了非凡的创作转变K₂O / TiO₂和洛杉矶/ Yb-which地幔地球化学的代理意味着不同成分和/或融化条件增加约2倍(无花果。3)。Fagradalsfjall熔岩也记录同时转向更多的放射Sr和Pb,和更少的放射性同位素比值,确认深深,低的耦合度融化后的爆发样本比例的富集地幔源不兼容的微量元素含量较高,长期不兼容的微量元素和放射性同位素签名表明浓缩(扩展数据图。4)。明确的相关性(R²K之间> 0.97)₂O / TiO₂、拉/ Yb和Pb同位素确认大范围Fagradalsfjall K₂O / TiO₂反映了幔源的变化。引人注目的是,在那些前三周,Fagradalsfjall熔岩成分包含和超过整个地幔源指标(例如,iter和放射性同位素)的熔岩爆发大约20火山裂缝活跃在RP在过去大约长(约540年广告700年至1240年)断裂事件(扩展数据图。4)^14,17,18。

卓越的成分的多样性Fagradalsfjall喷发进一步反映在原始MI成分。值得注意的是,MIs与high-MgO内容(超过10 wt %,纠正post-entrapment过程(pep);方法)也显示广泛的K₂O / TiO₂和洛杉矶/ Yb,证实存在不同地幔岩浆融化在一个水库在宿主矿物结晶^7,20.(扩展数据图。2 c, d)。两个K₂O / TiO₂和洛杉矶/ Yb对PEP修正,因此,大变化存在在一个水晶(扩展数据图。2 b)认定,反映主要变化(s),美联储地下的岩浆喷发(包括集成水晶mush视野⁷)。大多数MIs是地球化学耗尽,扩大作品的思想代表耗尽父母融化结束RP的成员²¹。然而,丰富olivine-hosted MIs的一个小子集,采样初相对枯竭载体融化,整个岩石,有高架K₂O / TiO₂0.39。高K的圈套₂O / TiO₂融化表明富集地幔melt-which来主导岩浆成分的喷发progressed-was岩浆系统已经存在,但可能部分均质贫融化发病前的喷发。尽管宽组成多样性是典型的原始MIs与全球玄武岩喷发⁸Fagradalsfjall喷发的玄武岩喷发,如此极端的幔源组分的多样性是在全岩和玻璃组成,除了管理信息系统,在近实时。

Thermobarometry表明火山喷发是来自near-Moho²²岩浆库的深度超过15公里(超过0.4 GPa)(无花果。4无花果和扩展数据。5和6;方法)。喷泉的火山灰喷发阶段(从2021年4月28日开始样品),除了原始(分别以> 9 wt %)管理信息系统和核心的原始(Cr₂O₃> 1 wt %)斜辉石macrocrysts(补充信息)在整个研究期间喷发,屈服压力估计从0.36到0.80的绩点,最可能的压力范围是0.55 - -0.65的绩点(相当于大约20公里的深度)。类似深部岩浆起源是由一个组合的分析表明挥发物在MIs和表面通风气体排放,这表明岩浆从深度上(图19±4公里的深度。4无花果和扩展数据。7- - - - - -10;方法)。相比之下,早些时候爆发的火山碎屑和基质玻璃,和演化的斜辉石macrocryst钢圈和核心,平衡在浅,地壳深处(0.05 - -0.25的绩点;深度小于8公里)(扩展数据无花果。5和6)。因此,尽管小成分修改载波液体和晶体生长轮圈在运输过程中发生在减压,混合和冷却,高压相的关系产品爆发保留,建议深,near-Moho岩浆存储。

成分的多样性Fagradalsfjall熔岩因此符合聚合的推导融化(即岩浆水库)位于地幔或接近壳-幔边界,逐步获得熔体从更大的深度(无花果。4)。存在一些macrocrysts太原始,直接从Fagradalsfjall载波液体结晶符合累积同源负载的晶体来源于把歌词分成又融化镜头的边缘。地球化学多样性融化在冰岛被认为是由进步polybaric near-fractional融化的岩性异构地幔^7,14,18。此外,地幔熔体的平均成分提供给基地的地壳变化由于时空地幔减压的波动率和融化供应通过渗流通道(例如,参考文献。^7,18)。Fagradalsfjall,早期爆发材料作文偏重于预期浅的部分融化融化产生的地区(扩展数据图。11)。多样化的MI套房在冰岛的平均成分已被证明跟踪长期均值组成的地壳地幔融化提供给基地^7,20.。耗尽Fagradalsfjall MIs记录平均构成比开始的时候见到的喷发(无花果。3 a, b),这表明加法和混合丰富的端员已经开始喷发之前出现。因此,这个混合事件可能引发了岩浆上升到地壳浅并最终爆发。

随着Fagradalsfjall喷发的进展,融化的越来越丰富,进化到更高的La / Yb比率,符合逐步整合deeper-generated地幔融化¹⁸到岩浆库采购Fagradalsfjall喷发(扩展数据图。11)。这导致逐渐增加K₂O / TiO₂洛杉矶/ Yb和^206年Pb /^204年Pb(无花果。3和4 b)。这些传入的,深刻的形成,丰富融化将主宰在喷发(4月中旬至5月初)。他们可以直接从高通量的地幔熔体中心提供的供应渠道,偏重于深融化²³或排水的第二个融化镜头包含地球化学浓缩液体的邻近first-tapped枯竭的镜头。排水的近端丰富岩浆体将符合高压估计记录收集的火山灰喷发的喷泉阶段(0.6绩点;约22公里;无花果。4和扩展数据图。6)。

类似的幔源可变性特征明显观察到在某些岩石方面single-eruptive大洋玄武岩单位映射和采样within-flow变化,符合不完全混合和变量喷发前分化⁸。然而,比较Fagradalsfjall K₂O / TiO₂全球地球化学浓缩variability-which是一个健壮的代理²⁴——其中的几个单位也突显出独特的Fagradalsfjall熔岩(扩展数据图。12)。例如,个人铁道部玄武岩喷发(1)plume-influenced山脊在加拉帕戈斯群岛传播中心²⁵,(2)附近17.5°S (EPR)的东太平洋海隆²⁶,(3)新成立的EPR(2005 - 2006)爆发²⁷和(4)最近爆发轴向海底山²⁸几乎都以统一的K₂O / TiO₂。甚至网站,单一的熔岩流(例如,N1单位为17.5°S EPR)显示相当大的放射性同位素和微量元素的异质性不兼容²⁶揭示K有限₂O / TiO₂可变性与Fagradalsfjall相比(扩展数据图。13)。这是引人注目的Fagradalsfjall喷发主要是美联储从一个发泄,与美联储EPR爆发,可以从多个分割镜头扩展到许多公里融化,导致岩浆成分的变量处理^9,26。

频繁的取样期间的熔岩喷发允许评价的地球化学变化的速率。相比其他爆发的高分辨率时态数据是可用的^{29日,30.,31日},Fagradalsfjall爆发明显更大的利率变化的地幔源指标。例如,与Kīlauea相比的Pu 'uŌ'ō1983 - 2018年爆发(扩展数据图。12个一个),Fagradalsfjall喷发显示更大的地球化学源在短时间内改变。显示这个,我们量化成分的速度转变为聚氨酯'uŌ'ō喷发dR/ dt,在那里R代表和两种不相容元素或同位素的比率t是时间。使用最高及最低的K₂O / TiO₂值2015年1月1983年1月(0.19和0.17)为例^29日,31日我们计算dR/ dt(0.02/32年)对聚氨酯'uŌ'ō6.3×10⁻⁴年⁻¹。相比之下,在Fagradalsfjall源签名的速度变化(dR/ dt= 0.1/0.12年)在四个数量级的速度,或0.81年⁻¹。Pb同位素(^206年Pb /^204年Pb),比较类似:6.3×10⁻⁴年⁻¹对聚氨酯'uŌ'ō和1年⁻¹Fagradalsfjall。

观察Fagradalsfjall岩浆成分的变化是渐进的变化在大约五天的时间尺度有限样本(无花果。3)表明有效化的供应前的熔体表面。简单的流体动力学模型冰岛玄武岩基石的下地壳表明同质化的被动追踪器(例如,ITER和Pb同位素)发生在几个小时⁷,这表明大约20天逐渐成分过渡Fagradalsfjall(无花果。3)没有反映出内部异质性的重排最初出现在窗台上。逐渐增加的供应丰富融化从第二个离散梁或地幔熔体供应通道喷发期间可以解释观测。在这种情况下,将融化供应与观察到的熔岩渗出率、时间尺度的地球化学演化的熔岩是由储层体积比渗漏率。以后者为10米³年代⁻¹(ref。¹⁶),20天的时间尺度,最初的融化镜头成交订单的2×10⁷米³。这相当于一个大约6-m-thick圆盘的半径1公里,是一致的估计考虑积液利率爆发期间的变化¹⁶和席状融化的概念模型存储在冰岛的下地壳⁷。这个简单的模型捕捉快速融化成分的变化,并预测,地球化学枯竭的包体融化(出席的开始喷发)主要是排水从融化的镜头,这是补充与丰富(图20天内融化。4摄氏度)。

原始熔岩Fagradalsfjall爆发呈现出窗口的根深蒂固的岩浆系统前所未有的近实时调查。火山喷发是美联储直接从near-Moho水库没有长期停滞和平衡在地壳的浅层次,这是符合推断其他原始史前冰岛火山喷发的场景^7,19,32。这次喷发了极端的幔源成分非均质性,与最初的岩浆取代deeper-derived融化在几周。尽管在深部地壳和地幔的岩浆混合是通过MIs推断和晶体化学研究^3,7,8,20.,这是在地幔岩浆混合的直接观察。至关重要的是,研究地幔岩浆混合通过矿物及其管理信息系统只提供了间接的依赖于模式的时间尺度和容量信息。Fagradalsfjall爆发表明,玄武岩岩浆的喷发的批次混合在一个周的时间尺度壳-幔边界。

Fagradalsfjall喷发清楚地演示了如何快速深其喷发岩浆管道系统可以重新配置输出。它从而提供观察的关键transcrustal岩浆作用的测试模型,包括时间尺度融化供应系统的重新配置^6,7和岩浆系统的物理模型。例如,模型如何由低孔把歌词分成又占在Fagradalsfjall爆发成分的快速转型吗?³³我们的观察提供了一个罕见的“快照”的动态熔体提取、混合和聚合过程出现接近或低于壳-幔边界。这样的深部岩浆管道系统重新配置需要有多普遍在铁道部和其他海洋岛屿地壳薄还有待探索。

全岩主元素、微量元素和同位素分析

电感耦合等离子体发射光谱

一组九全岩样品(玻璃、火山灰)(每个样品准备一式三份)为主要(SiO进行分析₂,艾尔。₂O₃曹,FeO说MnO,分别以Na₂O K₂O, TiO₂和P₂O₅)元素使用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)仪器(ThermoFisher iCAP 7400 Duo)地球科学研究所的,冰岛大学。分析细节已报告³之后,这里有一些小的例外。收集的部分新鲜的熔岩,而热,在喷发网站在碳化钨粉盘磨机。校准是基于内部参考样本(A-THO B-THO和B-ALK),通过重复校准分析美国地质调查局(USGS)参考资料(BHVO-1 BIR-1,报税表和BCR-1)。的基础上重复测量的参考材料,精度为主要和次要的元素范围(%)小于±0.5%相对主要氧化物(除了P₂O₅)(补充表2)。不稳定,氧化还原滴定法分析化学成分报告在干燥的基础上,重新计算100%,表达总铁FeO说。

电感耦合等离子体质谱法

看到补充信息一个完整的方法描述。精选的基质玻璃,或agate-ground整个岩石,HF-HNO消化₃混合物在Savillex聚四氟乙烯烧杯层流罩类- 100年地球化学清洁地球科学研究所的实验室,冰岛大学。一个整除的消化样品被转移到一个acid-leached 10毫升瓶,掺入了一个关于内部标准,和HNO稀释为2%₃稀释系数的5000左右。这个解决方案是微量元素分析(见补充表3元素分析)的ThermoFisher iCap RQ四极电感耦合等离子体质谱仪研究所的地球科学,冰岛大学。数据校准使用美国地质调查局标准BIR-1 BHVO-2, BCR-2 AGV-2 GeoRem数据库(使用首选值http://georem.mpch-mainz.gwdg.de)。通过运行报税表精度测试标准作为一个未知,复制所有元素在GeoRem值的3.6%。精度和重现性测试通过测量不同重复进行的报税表作为一个未知样品分析(n= 7);报税表副本所有测量的相对标准偏差小于5%(2的元素σ)除铜、V和U,分别是5.9%、6.9%和5.7%,(补充表3)。选择基质玻璃的重复精度稍差(10%)比报税表相关的内在更大的异构性问题自然火山基质玻璃样品。

影音收藏家电感耦合等离子体质谱法

看到补充信息一个完整的方法描述。铅同位素分析研究所的地球科学,冰岛大学使用ν等离子影音收藏家电感耦合等离子体质谱仪(过程类似于裁判。³)。玻璃和全岩样品被用在6 n淋溶盐酸60分钟,然后被溶解在相同的方式作为微量元素分析。离子色谱法对铅分离是基于参考的建议。³⁴。仪器质量分馏校正使用Tl飙升。在每次运行,srm - 981作为托架标准和运行Pb-isotopic比率都是归一化从裁判srm - 981的值。³⁵。AGV-2, BCR-2 JB-3分析二级标准和结果同意发表值在报道的不确定性(补充表4)。

热电离质谱法

锶、钕同位素分析在Laboratoire岩浆et volcan大学克莱奥弗涅使用Triton (ThermoScientific)热电离质谱仪。火山灰和熔岩样本碎颚式破碎机和粉玛瑙碗使用行星轧机。大约200毫克的粉末是溶解在集中心力衰竭和HNO₃酸(比例3:1)。氟化残渣减少了重复解散和蒸发在6 n盐酸和14 n HNO₃。隔离ref的Sr和Nd的协议。³⁶,他们通过热电离质谱同位素组成测定。锶同位素比值被规范化^86年Sr /^88年Sr = 0.1194和NIST 987标准推荐值(^87年Sr /^86年Sr = 0.710245)。美国地质调查局AGV-1参考材料测量五次作为二级标准和平均^87年Sr /^86年老的0.703980±5 (2σ),这与裁判的文学价值是一致的。³⁷0.703989±17 (2σ)。的^143年Nd /^144年Nd和^145年Nd /^144年Nd比率是纠正时间质量分馏的正常化^146年Nd /^144年Nd = 0.7219,^143年Nd /^144年Nd = 0.512100 JNd-1标准(补充表4)。四个分析美国地质调查局AGV-1参考材料平均^143年Nd /^144年和0.512772±10 (2σ),这是在裁判的文学价值的不确定性。³⁷0.512791±13 (2σ)。

主要和次要的元素分析眼镜,MIs和矿物质

电子探针显微分析

矿物质和眼镜12轮1英寸环氧坐骑被电子探针分析micro-analyser研究所的地球科学,冰岛大学。的JEOL jxa - 8230 SuperProbe电子探针micro-analyser配有热离子电子发射器和五个wavelength-dispersive光谱仪。所有阶段进行分析的加速电压15凯文。每个元素的浓度是源自计算x射线在每个元素的特征x射线谱峰值和背景两岸的高峰。玻璃分析,探测器电流,测量在法拉第杯每个分析之前,是10 nA,和基质的光束直径是10µm眼镜和10µm或5µm梁MIs,取决于他们的维度。斜长石也与调查分析当前10 nA和辉石、橄榄石和尖晶石目前20 nA,光束集中或有5µm直径。所使用的标准,他们的起源和计数时间列出了每个元素的峰值和背景补充表5- - - - - -10。在所有情况下,执行数据简化与CITZAF校正程序,除氧化的情况下分析,ZAF校正的使用(见参考的细节。³)。

管理信息系统的主要挥发物和微量元素分析

二次离子质谱

详细描述的二次离子质谱仪(SIMS)微量元素,H₂O和有限公司₂方法中可以找到补充信息;这里给出一个简短版本。橄榄石和plagioclase-hosted MIs的微量元素测定使用CAMECA IMS1280 SIMS NordSIM设备仪器,瑞典的自然历史博物馆,斯德哥尔摩,裁判中描述的过程。³⁸。Hyperion H201射频等离子体源被用来生成一个6 nA的主要离子束O⁻₂在10×10μm离子扫描²在分析区域。整体微量元素在运行的不确定性估计不确定性测量M⁺/²⁸如果¹⁶O⁺₂比率和重复性的测量标准。不同浓度的函数不确定性:微量元素与浓度大于5µg g⁻¹通常有不到10%的不确定性(1σ),元素浓度大于1µg g⁻¹通常不到20%(1的不确定性σ1和0.17之间)和元素浓度µg g⁻¹通常不到30%(1的不确定性σ)。二级标准GOR128-G和GOR132-G平均浓度在20%的接受的价值观,除了Nb,等压的干扰⁴⁰Ca⁵³Cr,结果的检测极限约0.1µg g⁻¹这些标准(Nb数据报告但不被认为是在这项研究中)。H的内容₂O和有限公司₂在MIs和矩阵确定玻璃使用相同的西姆斯仪器用于微量元素。2 nA O⁻₂主梁,栅格大小相同的微量元素。¹H⁺,¹²C⁺和²⁸如果^{2 +}物种是使用峰值测量的跳跃。转换¹H⁺/²⁸如果^{2 +}和¹²C⁺/²⁸如果^{2 +}比率到H₂O和有限公司₂是通过使用一组不稳定的掺杂玄武岩眼镜吗³⁹(M5、M15 M43、M60和N72)。信号变化的不确定性计算示例分析,校准曲线的分散和不确定性成分的校准标准。总体分析不确定性对H₂O是不到4%,小于8%为有限公司₂基于校准参考资料的可重复性。玄武岩玻璃A35测量作为一个二级标准和生产平均H₂O和有限公司₂浓度在3%的接受值(补充表11)。

火山气体测量

气体排放的成分(扩展数据图。9)是获得从一个大道傅里叶变换红外光谱仪和多组分的气体分析仪系统(此外)测量。我们使用MIDAC傅里叶变换红外光谱仪,液态氮冷却碲化镉汞探测器和10 3英寸牛顿望远镜mrad视野。干涉图和单光束光谱收集在0.5厘米⁻¹大约每2 s的决议。的气体导致测量光谱决定使用一个模型^40,41模拟目标火山和大气气体分子的吸收光谱范围使用指定行参数取自HITRAN数据库(hitran.com)。根据傅里叶变换红外火山气体组分测量为80.4±0.8 mol % H₂啊,16.1±0.5 mol %股份有限公司₂,3.37±0.3 mol %₂,0.020±0.005 mol %有限公司0.05摩尔%盐酸和0.03±0.005 mol %高频。此外测量⁴²在源头进行接地柱和腾空的羽毛。地面此外措施实时(0.5赫兹)的浓度主要火山气体种类使用特定气体传感器(Gascard II, T3ST / FTD2G-1A和T3H-TC4E-1A从城市技术和KVM3/5 Galltec-Mela传感器)⁴³。无人空中系统(模型收矩阵600 pro)使用一个光,此外的压缩版本⁴⁴实时测量(1 Hz)和类似气体特定传感器(相同的电化学传感器在地面系统和Microsensorik Smartgas模块Premium2和Bluedot BME280传感器)。根据此外最初的火山气体组分测量53±10 H₂啊,37±9有限公司₂和11±2.5₂(补充表12)。

MI PEP校正

我们确定的主要元素成分共有200斜长石、橄榄石和clinopyroxene-hosted MI,除了32夹杂物的微量元素和主要挥发性内容和11从样品基质眼镜收集两天爆发(2021年3月21日)。主机组成的橄榄石、斜长石和斜辉石晶体分析了相邻MI。主要元素在MIs纠正post-entrapment过程(pep)裁判中描述的过程。⁴⁵。微量元素修正、平衡斜长石和橄榄石成分计算从MI成分使用分区系数补充表中列出11。计算微量元素矿物质的成分被添加回MI组成PEP(补充表所需的数量10和11)。大多数测量(基质玻璃和全岩)和重新计算(MIs)熔体成分后包膜的液相线下降趋势(LLD) RP的丰富和枯竭的包体融化⁴⁶。异常被一些更进化的组olivine-hosted MIs。这些夹杂物过于丰富的穷人和FeO说曹和艾尔₂O₃相比其他的预测LLD融化的组成部分。一些clinopyroxene-hosted MIs显示相同的偏离预测LLD(见补充信息,部分S4)。

总结的方法用于获得温度和压力

火山喷发的温度

喷发的温度计算是基于方程(15)在裁判。⁴⁷(补充表9)。估计喷发温度、压力设置为0.001绩点和一个氧逸度的fmq - 0.3应用。后的氧逸度计算是基于平衡(建议参考。⁴⁸)olivine-spinel对使用ref的校准。⁴⁹。温度对表面喷发是1200±20°C(见参考。⁵⁰讨论相关的不确定性的计算),保持一样的喷发进展前六周的喷发,不管岩浆成分的变化。

融化气压测定法

最后的平衡压力爆发前的岩浆及其晶体货物计算使用olivine-plagioclase-augite-melt (OPAM) (ref。^20.和引用其中)和clinopyroxene-melt⁵¹geobarometers(补充表5,9和10)。Jupyter笔记本的提供补充信息脚本用于执行计算。扩展数据图6显示计算压力和温度之间的关系;在这个图中,OPAM气压测定法,结果从补充表9和10只有策划的概率符合融化四阶段共析成分吗^20.在0.8。的校准不确定性geobarometers应用千巴-1.4±1.3。MI温度计算通过使用方程(15)的裁判。⁵⁰,与输入压力来自OPAM气压测定法。最原始的MI,发现在橄榄石Fo多达89的内容,给温度超过1300°C。

斜辉石气压测定法

为此,我们使用两种不同的方法。第一种方法是裁判的“统计方法”。⁵¹。354斜辉石点分析是131年进行的谷物。这些都是配备了假定的平衡液体成分测试和平衡标准。我们评估的平衡条件匹配每个斜辉石成分与平衡液体成分(n= 283)组成的基质玻璃,PEP-corrected MIs和全岩成分。平衡标准如下:(1)Fe-Mg分区之间的斜辉石和融化,\ ({Kd} _ {{\ rm{菲}}- {\ rm {Mg}}} ^ {{\ rm {cpx}} - {\ rm{融化}}}\)= 0.27±0.03 (ref。⁴⁷);(2)钛分区(D_{“透明国际”}斜辉石和熔体之间使用ref的晶格应变模型。⁵²内,和选择clinopyroxene-melt对40%的预测Ti平衡;(3)clinopyroxene-melt对预测和观察DiHd EnFs和猫斜辉石成分⁵³低于±0.06,分别为0.05和0.03⁵⁴。总共有202斜辉石成分成功与假定的平衡液体成分(补充表5)。第二种方法是基于计算压力clinopyroxene-MI双当它是可能的。在这里我们使用了PEP-corrected MI成分和计算的压力与宿主辉石的夹杂物。melt-clinopyroxene对仍有履行相同的平衡标准的统计方法。补充表5显示了这些谷物的比较结果,这两种方法都是适用的。压力和温度(基于方程(33)在裁判。⁵⁰)展示一个优秀的适合中两种方法之间的不确定性校准。

饱和压力有限公司₂和H₂O在管理信息系统

PEP-corrected MIs记录H₂O内容0.18 - -0.27 wt % S的内容体重530 - 1026 ppm (ppmw,或1059 - 2053 ppmw₂),有限公司₂浓度范围从87至2136 ppmw ppmw有限公司₂(扩展数据图。7)。的压力有限公司₂- h₂O流体将饱和为每个MI(原始和PEP-corrected主要挥发性元素浓度)与MagmaSat计算⁵⁵,Iacono-Marziano⁵⁶和Shishkina⁵⁷软件模型,使用v.1.0.1膀胱⁵⁶。的铁^{3 +}/铁_T比被假定为0.15在所有夹杂物,和温度设置为1200°C,但模型显示对这些参数的敏感性。Jupyter笔记本中提供了用于执行计算补充信息。饱和压力计算的有限公司₂丰富的内含物在0.3和0.4之间平均绩点;然而,他们很可能已经受到主机爆裂作用在提升^58,59,所以只提供最低绑定在岩浆的压力存储(扩展数据图。8)。

传播分析公司的不确定性₂浓度饱和压力产量1σ误差小于7%的最低的饱和压力。这种不确定性明显小于模型校准的不确定性⁶⁰之间的差异,指出参饱和压力计算模型。^55,56,57(扩展数据图。8)。作为一个保守派的代表这种不确定性,我们使用最高的饱和压力计算Shishkina模型⁵⁷作为一个最低绑定包含截留的压力。

表面气体的排放

的有限公司₂/ S质量比率保存在夹杂物(0.2 - -2.6)显著低于中观察到表面通风气体排放(5.2±1.3;扩展数据无花果。7和9)。这表明父母的岩浆,夹杂物本身,丧失了很大一部分的有限公司₂在存储和提升气相,如无所不在地其他火山系统中所示⁵⁹。大道的傅里叶变换红外光谱仪/此外数据集(补充表12)约束的平均的火山气体有限公司₂/ S(质量)比率为5.2±1.3。这一比率,结合微量元素全岩成分(补充表3),地方Fagradalsfjall在全球的数组^61年plume-related(铁道部和板内)和大陆裂谷火山活动(扩展数据图。10)。这种相关性比率之间的不兼容/非易失性微量元素(例如,Sr / Sm和Sr / Nd比率),由岩浆脱气提升和影响减压,一直^61年作为证据的火山气体有限公司₂/ S比值由源控制地幔特征,所以,例如,degassing-driven分馏几乎没有控制气体的签名。这只能获得如果闭路循环脱气行为盛行,直到浅岩浆的水平,这是一个条件通常在镁铁质火山^62年。必然的结果是Fagradalsfjall火山气体有限公司₂可以使用/ S比值,结合不同年代MIs之间的内容和G20210428喷泉火山灰(1490±350 ppmw),推断出预爆发解散公司₂3880±1030 ppmw的浓度。这个浓度的地方至少绑定存储压力的岩浆,假设气相是在上升:有限公司₂蒸汽饱和压力。如上所述,饱和压力计算(及其不确定性)使用Shishkina模型⁵⁷与膀胱软件^63年是0.49±0.11绩点(18±4公里);的MagmaSat⁵⁵和Iacono-Marziano⁵⁶模型返回高饱和压力(0.67±0.15绩点和0.59±0.10的绩点,分别)。在每一个计算,大部分成分将喷泉的平均玻璃成分火山灰G20210428和铁^{3 +}/铁^T值设置为0.15,在温度为1200°C。这个计算了有限公司₂饱和压力为0.51±0.15绩点。Jupyter笔记本的提供补充信息脚本用于执行计算。