이산화황 (So
이 종의 배출량은 주로 많은 양으로 인해 매우 잘 알려져 있으며 연구됩니다. 에어로졸 (즉, 고체 입자)으로서 화산에서 금속의 배출이 덜 명백하고 연구되지 않습니다. 우리는 구리 나 휘발성 (가스)과 같은 종을 생각하지 않지만, 이들은
이 연구의 초점은 2 개의 화산에서 방출 된 금속의 양, 바누아투의 끊임없이 분출하는 Yasur 화산 및 뉴질랜드의 정지 적으로 활동적인 White Island를 더 잘 제한하는 것이 었습니다. 더욱이, 우리는 또한 화산 깃털에서의 수송을 담당하는 금속을 가진 기체 복합체를 형성하는 종의 제약을 원했다. 이 연구의 또 다른 중요한 부분은 드론의 도움으로 화산 깃털을 원격으로 샘플링하는 기술을 개발하는 것이 었습니다. 실제로, 많은 화산은 직접 샘플링을하기에 충분히 가까워지는 것과 관련된 어려운 접근 및/또는 위험으로 인해 학사를받습니다. So
금속 배출량은 섭입 구역에 위치하지만 다른 유형의 활동을 가진 2 개의 화산에서 조사되었다. 화이트 아일랜드는 뉴질랜드 북섬에서 약 50km 떨어진 안데스틱 화산입니다 (그림 1A). 2012-2013 년 마지막 분화 이후 불안한 상태 (즉, 정지 활동)에 있었고, 화산 깃털이 ~ 300 톤의 So
이 연구 동안, 우리는 동시에 산성 종 (SO 2 를 수집했습니다 , HCL, HF) 및 에어로졸 (고체 입자). 이를 위해, 우리는 시리즈에서 4 개의 필터를 포함하는 필터 팩을 사용했습니다. 첫 번째는 입자 수집 입자와 산성 가스와의 마지막 3 개를 반응했습니다. 화산 깃털을 필터 팩을 통해 펌핑하고 총 부피를 측정하고 유량계로 강제로 만들었습니다 (그림 1B). 우리는이 설정을 Turboace Matrix Quadcopter에 장착하여 White Island에서 샘플링하기 위해 샘플을 수집하는 동안 화산 깃털에서 드론을 날려 버렸습니다. 실험실로 돌아가서, 우리는 필터를 분석하여 방출 된 금속의 양을 복구하고 전자 현미경 하에서 고체 입자를 관찰하여 입자의 유형을 식별했습니다.
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우리가 가장 관찰 한 입자의 유형은 실리케이트였으며, 마그마에서 직접 형성 될 수 있거나 깃털 내에서 드래그 된 도관 벽의 비트 일 수 있습니다. 그들 중 다수는 높은 황 함량을 함유하여 황산에 의한 이들 입자의 가능한 코팅을 나타냅니다. 황산염은 또한 일반적이었다 (도 2B) 화산 깃털에서 황의 중요성과 반응성을 강조한다 (도 2B). 가장 흥미로운 입자는 Zn-Cu 산화물 (도 2A)이며, 아연 및 구리 기체 복합체는 대기와 접촉하여 산화물을 형성하는 것으로 생각된다.
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필터 팩의 귀중한 지점은
화산 활동을 이용한 금속 배출의 변화는 금속 수송에 대한 온도의 영향을 강조합니다. 금속은 고온에서 휘발성 물질로만 효율적으로 운반 될 수 있으며 온도가 감소하여 지하 환경에서 고체로 침전하는 경향이 있습니다. 마그마가 표면 아래에 불과한 Yasur에서 측정 된 훨씬 높은 플럭스는이 관찰에 동의합니다. 175kg의 구리, 35kg의 비소 및 아연 및 22kg의 납이 매일 배출되며, 현지 인구에 직접적인 환경 적 영향을 미칩니다.
금속 배출에 영향을 미치는 것에 관심이 있었기 때문에 화산에서 금속 플럭스에 대한 모든 데이터를 컴파일했습니다 (그림 3). 온도 외에도 금속의 변동성에 영향을 미치는 또 다른 파라미터는 주요 휘발성 종의 존재 및 양입니다. 서브 덕트 해양 플레이트가 마그마에 휘발성 물질을 방출하는 수렴 여백 (즉, 섭입 구역)의 화산은 intraplate 화산 (핫 스팟 또는 대륙 리프팅 화산)과 비교하여 매우 다른 가스 하중을 갖습니다. 이것은 Kilauea와 Erta Ale의 낮은 금속 배출에 반영됩니다. 예를 들어 2 개의 intraplate 화산입니다.
그러나, 우리는 intraplate 설정의 일부 화산이 실제로 많은 금속을 방출하는 반면, 일부 섭입 환경의 일부는 작은 기여자임을 알았습니다. 휘발성 물질의 양 (즉, 지각 설정)과 조성물은 금속 수송에 영향을 미칩니다. 이 현상을 더 잘 이해하기 위해, 우리는 금속의 종을 계산하기 위해 열역학적 계산을 수행했습니다. 다시 말해, 우리는 깃털에 존재하는 기체 복합체 인 계산을 계산했습니다. 우리는 황이 풍부함에도 불구하고 화산 깃털에 금속이 많은 복합체를 형성하지 않는다는 것을 발견했다. 그러나 할로겐, 특히 염소와 브롬은 금속을 운반하는데 매우 효율적이다. 이 결과는 할로겐 배출량이 높은 2 개의 intraplate 화산 인 Nyiragongo와 Erebus가 halogens에서 열악한 서브 섭입 관련 LASCAR 화산보다 훨씬 더 많은 금속을 방출하는 이유를 설명합니다.
.이 연구의 또 다른 흥미로운 결과는 화산 활동을 모니터링하기 위해 필터 팩 샘플을 사용할 수 있다는 것입니다. 실제로, 우리는 화이트 아일랜드에서의 2 년간의 연구에서 열수와 마그마 틱 기여 사이의 변화를 관찰 할 수 있습니다. 드론을 사용한 샘플링 기술의 기술적 개선과 함께 이러한 결과는 제한된 액세스로 활성 화산을 모니터링하는 기관과 관련이 있습니다.
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