通过FTIR来预测火山爆发

为了确定潜在火山喷发的强度，研究人员需对形成火山的岩石进行分析。这些岩石中可能含有熔融包裹体，其中保存着与火山爆发有关的信息。

CO₂、H₂O和SO₄等分解气体在这里提供关键信息。这些在火山喷发前释放的气体浓度，是监测火山活动的关键参数之一。

最常见气体水蒸汽（H₂O）浓度的测量，是预测火山喷发强度的重要一步。包裹体中的H₂O含量越高，火山越容易爆发。遗憾的是，这里有一个陷阱。

研究人员必须弄清楚熔融包裹体是否为原始状态，是否在火山喷发期间或之后丧失了水分。研究人员只有能够准确地弄清这一点，才能继续研究水对岩浆喷发的影响。

那么谁能在这方面帮助到他们呢？当然是FTIR！

透射FTIR是分析熔融包裹体的一种成熟而完善的方法。但它有两个缺点。其一是样品制备耗时长，其二是难以分析较小的熔融包裹体。

 而这正是ATR-FTIR的用武之地，它解决了以上两个挑战。无需进行繁琐的样品制备，且能够用于分析小样品。除此之外，当ATR物镜与焦平面探测器（FPA）相结合时，还能对熔融包裹体中的H₂O进行成像分析。这种方法可帮助确定H₂O是否为原始状态。

工作原理

光谱图像示例。A：吸收图像明显相似，包裹体的水分分布均匀。B：图像看上去相似，但最大Si–O振动和总水吸收信号空间上不一致。C：有些区域存在不同程度的脱水。D：该熔融包裹体似乎完全耗尽了溶解水。

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

熔融包裹体含有不同的成分，其中包括玻璃基质的状态。玻璃基质含有包括H₂O在内的不同成分。为了评估H₂O是否为原始状态，研究人员首先需要利用ATR-FPA-FTIR来确定玻璃基质本身进行测试。

如果存在裂纹或变化，则表明玻璃基质可能存在脱水。这会使残余的水不是原始状态。如果玻璃基质完好无损，则研究其中的水分分布与基质本身是否一致非常重要。

如果玻璃基质结构水图像与水的图像不一致，则表明可能存在脱水。如果存在脱水，则这些数据就不能用来预测火山爆发。

如果二者的图像一致，研究人员接下来就能校准和测定玻璃基质中的含水量。运用一条简单的经验法则来预测火山爆发：H₂O含量越高，火山越容易爆发。

科学家利用布鲁克的HYPERION FTIR显微镜完成这一高挑战性的研究。

HYPERION II是一款创新的红外显微镜

布鲁克是一家提供带FPA探测器的FTIR仪器厂商。HYPERION就是一款这样的设备。那么，FPA探测器在分析火山熔融包裹体时到底有什么优势呢？

研究人员与政府当局并肩协作，尽其所能地保护人们免受火山爆发的影响。在这项工作中，最重要的是确定未来的火山喷发是喷涌式还是爆发式。这些信息有助于政府部门确定应启动哪种应急预案。

“Campi Flegrei”火山喷发的确切后果尚不确定。据专家估计，该火山喷发可能喷出高达1,000 km³的火山岩。这对本地区的居民甚至世界其他地区都将是一场噩梦。

对于布鲁克，我们希望自己的仪器能为加深了解火山相关的信息，使得生活在火山活跃地区的人们更安全，贡献一份重要力量。在这些仪器中，不仅有HYPERION，还有遥测遥感方面的产品²。 

想要了解FPA探测器吗？请阅读这篇文章，了解Mapping与成像之间的区别。