科學家從地球的深層地幔中找到了火山形成的新方式

火山爆發（股票圖像）。

圖片來源：?bierchen / Adobe Stock

地質學家遠遠低於百慕大的粉紅色沙灘和綠松石潮汐，發現了第一個直接證據表明，來自地幔過渡帶深處的物質 - 富含水，晶體和熔岩的層 - 可以滲透到地表形成火山。

科學家們早就知道，當構造板塊（在地幔頂部上行進）會聚時，或者由於地幔頂部從地幔邊界上升的地幔柱狀物形成火山而形成火山。但是，從地幔過渡區發出的物質 - 我們行星地殼下250至400英里（440-660公里） - 可以導致火山形成的證據對地質學家來說是新的。

「我們找到了一種製造火山的新方法。這是我們第一次從地幔深處的過渡區發現一個明確的跡象，即火山可以通過這種方式形成，」資深作者，地球系副教授Esteban Gazel說。和康奈爾大學的大氣科學。該研究發表在Nature上。

「我們期待我們的數據顯示火山是一個地幔羽流形成 - 來自更深的地幔的上升流 - 就像在夏威夷一樣，」Gazel說。但是在3000萬年前，過渡區的擾動導致岩漿物質上升到地表，在大西洋下形成一個現在休眠的火山，然後形成百慕大。

使用一個2600英尺（超過700米）的核心樣本 - 鑽石於1972年，位於新斯科舍省Dalhousie大學 - 共同作者，德國明斯特大學的Sarah Mazza評估了同位素的橫截面，微量元素，含水量和其他揮發性物質的證據。評估提供了百慕大的地質火山歷史。

「我首先懷疑百慕大的火山過去是特殊的，因為我採樣核心並注意到不同的熔岩流中保留了不同的紋理和礦物質，」Mazza說。「我們很快證實了微量元素成分的極端濃縮。令人興奮的是我們的第一批結果......百慕大的奧秘開始展開。」

從核心樣本中，該組檢測到過渡區的地球化學特徵，其中包括晶體中包含的水量大於俯衝帶中的水量。俯衝帶中的水迴流到地球表面。根據Gazel的說法，在過渡區有足夠的水形成至少三個海洋，但是在過渡區有助於岩石融化的水。

Gazel說，地球科學家與錫拉丘茲大學地球科學副教授羅伯特·穆查（Robert Moucha）一起開發了數值模型，以發現過渡區的干擾，這可能迫使這個深層地幔層的物質熔化並滲透到地表。

儘管在海洋熔岩中進行了50多年的同位素測量，但在百慕大熔岩岩心中測量的特殊和極端同位素以前從未觀察到過。然而，這些極端同位素組成使科學家能夠確定熔岩的獨特來源。

「如果我們開始仔細觀察，我相信我們會在更多的地方找到這些地球化學特徵，」南卡羅來納大學副教授Michael Bizimis的合著者說。

Gazel解釋說，這項研究提供了過渡帶層與地球表面火山之間的新聯繫。「通過這項工作，我們可以證明地球的過渡區是一個極端的化學儲層，」Gazel說。「我們現在才開始認識到它在全球地球動力學甚至火山活動方面的重要性。」

Gazel說：「我們的下一步是研究更多地點，以確定可能導致板內火山的地質過程之間的差異，並確定地幔過渡區在地球演化中的作用。」

除了Gazel，Mazza，Bizimis和Moucha之外，南卡羅來納大學的PaulBéguelin還是「在百慕大下面採取波動的富裕過渡區」的合著者。詹姆斯麥迪遜大學的伊麗莎白A.約翰遜; Ryan J. McAleer，美國地質調查局; 和俄羅斯科學院的Alexander V. Sobolev。

國家科學基金會為這項研究提供資金。

（來源：康奈爾大學）

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