為了確定潛在火山噴發(fā)的強(qiáng)度，研究人員需對形成火山的巖石進(jìn)行分析。這些巖石中可能含有熔融包裹體，其中保存著與火山爆發(fā)有關(guān)的信息。

CO₂、H₂O和SO₄等分解氣體在這里提供關(guān)鍵信息。這些在火山噴發(fā)前釋放的氣體濃度，是監(jiān)測火山活動的關(guān)鍵參數(shù)之一。

最常見氣體水蒸汽（H₂O）濃度的測量，是預(yù)測火山噴發(fā)強(qiáng)度的重要一步。包裹體中的H₂O含量越高，火山越容易爆發(fā)。遺憾的是，這里有一個陷阱。

研究人員必須弄清楚熔融包裹體是否為原始狀態(tài)，是否在火山噴發(fā)期間或之后喪失了水分。研究人員只有能夠準(zhǔn)確地弄清這一點，才能繼續(xù)研究水對巖漿噴發(fā)的影響。

那么誰能在這方面幫助到他們呢？當(dāng)然是FTIR！

透射FTIR是分析熔融包裹體的一種成熟而完善的方法。但它有兩個缺點。其一是樣品制備耗時長，其二是難以分析較小的熔融包裹體。

 而這正是ATR-FTIR的用武之地，它解決了以上兩個挑戰(zhàn)。無需進(jìn)行繁瑣的樣品制備，且能夠用于分析小樣品。除此之外，當(dāng)ATR物鏡與焦平面探測器（FPA）相結(jié)合時，還能對熔融包裹體中的H₂O進(jìn)行成像分析。這種方法可幫助確定H₂O是否為原始狀態(tài)。

工作原理

光譜圖像示例。A：吸收圖像明顯相似，包裹體的水分分布均勻。B：圖像看上去相似，但最大Si–O振動和總水吸收信號空間上不一致。C：有些區(qū)域存在不同程度的脫水。D：該熔融包裹體似乎完全耗盡了溶解水。

Chemical Geology, 615 (2023) 121217. doi:10.1016/j.chemgeo.2022.1212171*

熔融包裹體含有不同的成分，其中包括玻璃基質(zhì)的狀態(tài)。玻璃基質(zhì)含有包括H₂O在內(nèi)的不同成分。為了評估H₂O是否為原始狀態(tài)，研究人員首先需要利用ATR-FPA-FTIR來確定玻璃基質(zhì)本身進(jìn)行測試。

如果存在裂紋或變化，則表明玻璃基質(zhì)可能存在脫水。這會使殘余的水不是原始狀態(tài)。如果玻璃基質(zhì)完好無損，則研究其中的水分分布與基質(zhì)本身是否一致非常重要。

如果玻璃基質(zhì)結(jié)構(gòu)水圖像與水的圖像不一致，則表明可能存在脫水。如果存在脫水，則這些數(shù)據(jù)就不能用來預(yù)測火山爆發(fā)。

如果二者的圖像一致，研究人員接下來就能校準(zhǔn)和測定玻璃基質(zhì)中的含水量。運用一條簡單的經(jīng)驗法則來預(yù)測火山爆發(fā)：H₂O含量越高，火山越容易爆發(fā)。

科學(xué)家利用布魯克的HYPERION FTIR顯微鏡完成這一高挑戰(zhàn)性的研究。

HYPERION II是一款創(chuàng)新的紅外顯微鏡

布魯克是一家提供帶FPA探測器的FTIR儀器廠商。HYPERION就是一款這樣的設(shè)備。那么，F(xiàn)PA探測器在分析火山熔融包裹體時到底有什么優(yōu)勢呢？

研究人員與政府當(dāng)局并肩協(xié)作，盡其所能地保護(hù)人們免受火山爆發(fā)的影響。在這項工作中，最重要的是確定未來的火山噴發(fā)是噴涌式還是爆發(fā)式。這些信息有助于政府部門確定應(yīng)啟動哪種應(yīng)急預(yù)案。

“Campi Flegrei”火山噴發(fā)的確切后果尚不確定。據(jù)專家估計，該火山噴發(fā)可能噴出高達(dá)1,000 km³的火山巖。這對本地區(qū)的居民甚至世界其他地區(qū)都將是一場噩夢。

對于布魯克，我們希望自己的儀器能為加深了解火山相關(guān)的信息，使得生活在火山活躍地區(qū)的人們更安全，貢獻(xiàn)一份重要力量。在這些儀器中，不僅有HYPERION，還有遙測遙感方面的產(chǎn)品²。 

想要了解FPA探測器嗎？請閱讀這篇文章，了解Mapping與成像之間的區(qū)別。