在海底热液流体排放的气体和热水域(见图 2)温度,检测排放点,在40 - 140°C的范围。表 1总结了冒泡的化学和同位素组成气体收集在2015年,2016年、2017年和2018年从三个不同的网站位于主要的地热田。气体采样直接从海底火山口使用倒置的漏斗连接双向玻璃瓶(见犬的研究( 18为进一步的细节)。冒泡气体的化学成分是由气相色谱(GC)使用安捷伦配备双TCD-FID探测器和氩气作为载气。气体样品已承认GC注射器,和不确定性在±5%。测量的碳同位素组成( δ¹³C_二氧化碳)的排放气体是由δ+ XP irm配备热跟踪GC干扰热GC / C III。(表示结果 δ¹³C‰)是相对于V-PDB (Vienna-Pee迪箭石)标准,和的标准差¹³C /¹²C比率为±0.2‰。他同位素比率(³他/⁴他)分析了螺旋SFT-Thermo静态真空质谱仪净化后的他从Ne在高真空和低温分离。给出了氦同位素组成 R / R 一个 ,即³他/⁴他的样品和大气³他/⁴他( R 一个 = 1.386 × 10 - - - - - - 6 )。典型的不确定性是在±5%。

气体排放的化学和同位素组成与报告收集了从2015年到2018年在文献中(例如, 17在长期稳态条件下气体取样)。冒泡气体表现出高有限公司₂内容(~ 95 - 98卷。%)和可变内容的H₂(从0 ~ 6.5卷。%),相关的少量的H₂N₂他,CH₄,有限公司构成强烈影响气/水交互(描述过程发生在高或低的温度。描述:诱发严重的原始排放液体的地球化学特性的变化由于以下几点:(i)蒸汽冷凝;(2)高度可溶的物种(即损失。,所以₂、盐酸和高频);(3)枯竭和分馏的可溶性部分溶解在水中(即物种。H₂年代和有限公司₂);他和(iv)浓缩,CH₄(即,大气组件。阿,₂和N₂)溶解在海水。碳的同位素组成( δ¹³C_二氧化碳1‰之间的不同和3‰V-PDB)和氦( R / R 一个 从4.1到4.4)清楚地表明存在岩浆成分的气体( 17]。

气体样本集合(2015 - 2018)进行本研究的框架是定期监测活动的一部分由例如Panarea的面积。

海底火山活动发生的突然动荡Panarea岛的2002年11月被解读为潜艇低能爆炸,开设了一个“坑”的20 10米宽7米深( 38, 39]。

一个巨大的脱气活动增加了有限公司₂流量通过数量级:脱气率进行估计4公里²广泛的热液区之前的事件提供了一个集成流率10的范围⁷升/天有限公司₂相反,气体排放的陨石坑,估计的顺序 1 − 2 × 10 9 l / d 有限公司₂。由于公司的高溶解度₂在海水中,大量的气体使周围的海洋环境缺氧造成生活在该地区。此外,注入大气中可能会形成云约10³公里³没有风。

根据Caliro et al。 38)和Caracausi et al。 40, 41],骚乱事件是由于突然和短暂的输入在地热储层深部岩浆流体。在一个更开放的观点,2002年的骚乱事件代表了唯一的海底热液爆炸中观察到在现代地中海。

除了定期收集样本(气体和温泉进行实验室分析),连续监测进行了海底观测站附近开发执行实时数据传输( 42]。在其他传感器,安装的声学探测(水听器),长期记录的冒泡的声音气体在0.5赫兹的频率范围³kHz,给有用的信息严格构造Panarea岛的海底火山活动与火山口爆炸附近的斯特龙博利火山活跃的火山岛( 43]。

希腊和罗马历史学家从过去,斯特拉博等提多列维,Orosius保卢斯,老普林尼,Panaetius(见[ 44]),广泛描述暴力喷气Panarea岛事件发生时产生热量,死亡的鱼,和坏的气味。特别是,斯特拉博告知火,火焰,灰,上面出现之间的海面神庙(火山岛)和Euonymos (Panarea岛);这个事件是于公元前126年,和地理插图可以匹配火山口区域位置之间的小调小岛在Panarea面前。麦式震级( 45]报道飞机的热蒸汽Fouque观察到1865年;这个事件是伴随强大的斯特龙博利火山的喷发和埃特纳火山。

类似的序列可以在2002年承认:气体爆炸(11月3日)之前是一个序列的构造事件 米 = 5.6 地震(6/9/2002 [ 46)在南部爆发第勒尼安海和埃特纳火山喷发(27/10/2002)。几周后(28/12/2002),随后爆发的激烈喷发阶段开始从斯特龙博利火山的侧面。据沃尔特et al。 47),地震导致的应变可能引发流体压力在活跃的水热迁移和岩浆系统,生成Panarea斯特龙博利火山气体爆炸和埃特纳火山喷发。

进一步显示火山活动有关的热液系统Panarea来自地貌研究在危机后进行(Anzidei et al。 36];埃斯波西托et al。 48])。结果表明,浅水平台,坐落在0和-30之间在小岛主Panarea热液区所在地,是由大量的虚线crater-like凹陷。超过一百的结构已经被记录,最大的是175米宽5米深。似乎可能这些crater-like结构已经由过去的海底天然气爆炸,非常类似于2002年的事件在能源方面,大量的气体释放,和时间长度;这种假设凸显了一个事实:这个区域非常“热水地活跃在最近的历史时期。

根据Heinicke et al。 43),地震、火山和热液活动的Panarea火山群由N40控制^°斯特龙博利火山E正断层Panarea和建筑发展。N40 Panarea部门^°E断层及其相关的裂缝网络象征着优惠方式允许提升并达到海底热液流体;在这种环境下,温度和流体压力的突然增加,区域应力场的变化,可以产生水力压裂和破裂 12, 41, 48]。

液体排放Panarea源自一个水库,位于海底下在某种程度上,保持在沸腾条件下的热能释放的热岩浆流体( 17, 40]。结果让犬和Nuccio [ 17)模型热液系统由几个分离地热储层由热与岩浆热液流体组件。热流体释放深层地热储层( T > 35 0 ° C )不断充电海水和岩浆流体。在深层地热储层内部,强烈的水岩相互作用(WRI) [ 17)改变原海水成分的化学元素的选择性萃取托管岩石。热液流体起义期间,压力下降导致沸腾,因此相分离的生产蒸汽除了高密度液体阶段。这些液体饲料浅水库、和的数量和强度的交互驱动液体排放的最终的地球化学特征在海底。

排放的化学成分热液流体缓冲压力,温度和氧化还原条件。迹象后,犬和Nuccio提出的约束 17),我们使用有限的反应气体浓度,CH₄、有限公司₂估计水库平衡温度。图 3显示执行结果geothermometric和geobarometric估计考虑分析组成冒泡气体收集的主要热液喷口在超过30年的漫长的时间跨度包括数据记录在1980年代(后 17]),在2002年- 2003年火山危机(后 40),从2015年到2018年(这项工作)。我们必须考虑到温度估计,基于系统H₂啊,公司₂,CH₄有限公司,合理有效范围在100至400°C ( 17, 49]。非常高的公司₂描述过程中溶解在海水中,尤其是在比较公司和CH₄引起严重的改变有限公司₂/公司和有限公司₂/ CH₄比率。缓慢的CO和CH₄反应动力学允许他们保留充足比率保持深平衡条件在他们起义。同时,由于其溶解度系数类似,CO / CH₄比仍然相当恒定。然而,采用系统是更敏感的CO和CH₄内容比有限公司₂;因此,程度的描述:负责公司的变化₂浓度不影响估计平衡温度(见犬和Nuccio的研究( 17和意大利语等的研究 50为进一步的细节)。根据犬和Nuccio [ 17),平衡常数是温度的函数和氧逸度( f O 2 )。后者是缓冲的矿物组合(石英、橄榄石、磁铁矿、赤铁矿和镍)托管的岩石,而温度影响水分子破坏( H 2 O = H 2 + 1 / 2 O 2 )。结果一直在策划已经采用了温度( f O 2 图(图) 3(一个)介于两个理论)表明Panarea样本 f O 2 缓冲区证明每地热系统中达到一个平衡。计算地温也可以被用来限制地热储层(图的深度 3 (b)),通过估算 P H 2 O 根据 T - - - - - - P H 2 O 2 M和NaCl-saturated水域的关系( 日志 f H 2 O = 5.479 量 2047年 / T ;Chiodini et al。 51])。估计显示平衡温度从150°C到280°C P H 2 O 在5 - 70酒吧在普通脱气(样品收集在1980年代和从2015年到2018年)。这些值增加到350°C P H 2 O 介于100和160条样品收集在塔罗在2002 - 2003年的危机。值越高获得的样品收集在危机期间反映了上升时间短,由于脱气率高,标志着整个危机。2002 - 2003年危机期间,活性物种保持初始浓度已经达到了在储层级别,将原件到海底( 40]。

如果保存在稳态条件下储层水平,无显著变化的地球化学特征的热液流体与时间,观察到随着潮汐的主要因素作用于流体逃跑。或宽的突然变化很明显迹象表明,深部岩浆喂养不仅仅是相关的岩浆冷却身体,但额外的过程(例如,垂直渗透率的变化由于构造和流体从一个活跃的岩浆脱气)发生。

正常放电活动相关联的潜在的地质灾害主要集中在热液流体的作用不断发布的潜艇通风口。在这种情况下,泡沫气体可以完全或部分溶解在海水在他们通过水柱上升作为质量比的函数。deep-originated气体到大气层的可能性取决于气体排放速率、深度、气泡大小、时间长度,冒泡气体之间的相互作用的强度和海洋水域的海水列。当气体排放在海底的数量增加,更大的气体比例可能达到海面低层大气并与之交互。这个事件可能是非常有害人类健康,尤其是在特定的天气条件下,比如大气压力低,没有风。这些条件很容易发生在夏季旅游旺季期间Panarea主机成千上万的人在土地和大量的豪华游艇在主岛和小岛之间。

从海底火山口冒泡气体主要是由有限公司₂和H₂年代,他们的危险(有时是致命的)效应是由两个因素:控制其浓度和暴露时间。

二氧化碳(有限公司₂)是一种没有气味的无色气体密度高于干燥的空气;它通常被定义为一个“杀手”气体,大气中,它的内容大约是400 ppm。在风的情况下缺席和连续注气从海底到大气中,有限公司₂可以积累超过海平面迫使空气量减少O的一代吗₂和丰富的公司₂。这种危险的情况可能是负责以下几点:(i)窒息现象通常出现在O₂浓度< 16卷。%和O₂13 - 10浓度卷%,可能诱发昏迷和死亡。 57)和(2)暴露在低水平有限公司₂浓度(< 4卷。%),可以产生不同的短期影响等弱点,头痛,咳嗽和有限公司₂浓度超过4卷。%,由大米( 58]随着 IDHL(立即生命危险/健康)导致对人类健康和生命的直接风险。

硫化氢(H₂S)敏锐地有毒无色,在低浓度,众所周知的传统“臭鸡蛋”味。H₂长期暴露下年代可能导致严重的健康问题 59]。它变得非常有害的长期暴露在浓度水平1 ppm:可能引起虚弱、头痛、和神经系统疾病。在高浓度时,在200 - 250 ppm的范围,它可以触发某些呼吸系统疾病和死亡而在1000 ppm是致命的。

最近地球物理调查结果( 48]说如何气体爆炸是很常见的现象在潜艇Panarea热液区;因此,试图分析气体爆炸的可能的进化事件的强度特性、损害赔偿和短期效应已成为一个重要的目标。根据Monecke et al。 20.),平均气体爆炸的发生的概率是一个事件/ 65/70年左右;这个结果得到假设所有的~ 150火山口发现海底结束后形成的冰川时代,因此过去~ 10可以。不巧的是,一个有效的和可靠的值无法计算,因为太多的未定义的因素都在起作用。评估火山口形成的起始时间是不可能的;沉积物覆盖了在水热爆炸代表独特的时间标记适用在这个上下文。这些沉积物是指海水上升到最后发育有关,因此,可用10可以代表了最古老的发病时间。此外,海平面上升的最快阶段结束~ 7可以( 60),我们没有明确的证据表明,沉积物的顶部覆盖在~ 10可以限制。此外,新的火山口可以叠加的,或一个陨石坑可能参与了多个气体破裂。由于这些理由,每65/70年可能大大低估了一个事件。我们也不能忽视证据表明断层控制的气体爆炸事件(例如, 43]),这是非常合理的,因为10 - 7可以发生概率结果改变了多次针对构造活动的变化。事实上,当前的概率是未知的结果。这个假设被证实的事实几个喷发的改变风格和斯特龙博利火山岩浆成分的影响在过去的战绩ka(见Francalanci等的研究( 7),在其中的引用)。这些特性,结合的多级创世纪Sciara del Fuoco抑郁,表明最近推动了斯特龙博利火山火山演化构造脉冲的发生在同一构造结构也Panarea岛发达。

我们必须考虑到气体爆炸的强度可以可变和不可预测,所证实的不同形状和陨石坑的延伸。释放的能量通常取决于数量的岩浆流体注入到地热储层深度;例如,能源估计2002年进行天然气爆炸事件 1。3 × 10 8 J ( 41)和删除沉积物的体积了 3 × 10 3 米 3 ( 48]。最大势能可以释放的瓦斯爆炸引起的类似2002年的机制是大约计算了Caracausi et al。 41在10⁹J。

对于这个场景是相同的预期功能与观察期间的破裂发生在2002年,与热液流体的地球化学组成的变化,减少海水pH值,提高天然气总产量的返工岩石和沉积物,鱼的死亡,含有硫磺的气味。异常高的天然气产量从海底(数量级高于普通脱气)驱动器的形成极其危险和致命的气体云(主要是有限公司₂和H₂S)在大气中略高于通风区域。有毒云是主要的有害影响与这个事件,因为他们可以通过风和达到Panarea村,船锚,甚至其它岛屿位于几公里外发泄场导致疾病或死亡的人公开。类似的情况发生在1650年Kolumbo海底火山喷发造成的有毒气体到达邻近的圣托里尼岛岛([ 61年, 62年)和引用)。(即所有这些方面。、有限公司₂和H₂发布和云卷的有毒和再沉积的沉积物)可能有不同的影响由于气体爆炸的能量。

预防活动,以减轻这方面的潜在风险,主要在夏季期间,包括疏散的顺风村庄的尊重气体排放区,整个脱气的封锁地区游客和导航。

异常强大的爆炸也可能诱发海底破裂,崩塌和滑坡,tsunamigenic潜力。根据Caracausi et al。 41],海啸可能引发如果能量(因此挥发物参与瓦斯爆炸)的数量至少是两个数量级高于估计的2002事件。

Panarea岛一直被当地人(以及科学界)一个死火山。意大利语和Nuccio, 1991年,首次提出,岛上一座活火山是基于能源估计相关气体的输出。最新的信息和事件凸显了Panarea火山活动仍然活跃和有潜在危险的。岩浆体的存在下Panarea支持的区域是显示来自冒泡气体地球化学信息 δ¹³C_二氧化碳价值观和³他/⁴他比在同一范围的斯特龙博利火山活跃的火山的记录。事实上,它不能排除,有可能一次火山喷发可能在未来发生同意Lucchi et al。 33)指出,爆炸的发生类似的火山爆发产生Drauto形成的可能性不能排除。科学界已经解释Drauto浮石的地层记录最新的Panarea喷发事件(s);此外,考虑到没有绝对证据已被确认,我们决定采用“Drauto-type事件”作为可信的场景与火山喷发。

Drauto喷发,根据Lucchi et al。 33单位),由两个截然不同的影响,可能产生近源区Panarea火山群,与东西向快速减少的厚度约25厘米Basiluzzo Drauto 20厘米,在村Castello di Salvamento不到10厘米。根据Lucchi et al。 33),这些影响单位发出一个通风口位于小小岛的面积和目前完全侵蚀和淹没。这支持来源high-K商店亲和力(high-K andesite-dacite安粗岩)和独特的biotite-amphibole矿物学Drauto浮石,内容是与一些火山产品Lisca比安卡和塔罗小岛 63年]。

Drauto-type火山活动可以表达的温和影响喷发间歇volcanian-type喷发列生成与那些Soldata浮石(喷发时代2 Panarea [ 33])。参与可能Drauto-type岩浆喷发的体积可以从Drauto相似值估计和Soldata浮石事件( 1。5 × 10 7 米 3 和 2。3 × 10 7 米 3 分别为, 33]);显然,这一假设是纯粹指示岩浆火山喷发时所产生的数量取决于各个方面。这种喷发风格可以生成一些危险的现象如有毒云和稀湿式火山碎屑电流密度(髓样);然而,爆炸喷发火山灰影响列无疑是最重要的结果。影响强度反映了风变化的综合效应,列高度、时间、质量和总爆发。火山灰影响风险评估最近引起了一些研究者的注意 64年- - - - - - 69年),他们认为一些代表性的喷发的场景Phlegrean字段和Somma-Vesuvius地区超过三百万人危险地暴露出来。

结合不同的数据可以解释2002年天然气Panarea破裂和斯特龙博利火山爆发后,由于热流体通过构造和岩浆迁移线重新激活引起的地球动力学的结构( 43]。我们可以推断火山活动在这个区域是完全由WNW-ESE控制外延变形影响东部伊奥利亚群岛的部门。岩浆源采样Panarea断断续续的火山活动似乎已经灭绝,但即使是很小的动作以及正常故障可能导致突然渗透率增加,甚至可能诱发热岩浆上升区远离Panarea大厦;这意味着发生Panarea区域内的火山喷发沉溺于正常断层活动有密切的关系。斯特龙博利火山张性构造、火山活动和Panarea活动构成一个独特的地球动力学的系统,它可以激活大量的能量;因此,一个假设的喷发事件可能伴随着海啸。在 tsunamigenic机制,我们可以账户(我)地震相关NE-SW正常故障;(2)喷发脉冲小胰岛地区(在phreatomagmatic爆炸释放的能量可以达到10¹⁷-10年¹⁸J [ 70年, 71年]);斯特龙博利火山和(iii)滑坡沿锥形由于地震、热情洋溢侧向喷发,阵发性的活动。

关于这个场景中,值得注意的是,在强烈的火山活动和构造之间的联系,一个综合的方法既考虑海底监测天文台( 42)和地震活动主要是遵循的最佳方式,以提供有效的答案的状态和可能的变化Panarea火山热液系统。预防自然灾害管理的背景下,测量风险最小化潜在的火山的疏散Panarea岛和旅游活动的封锁和航海岛及其周边地区。然而,我们考虑Drauto-type喷发的发生概率极低。