科學(xué)家從地球深處的地幔中發(fā)現(xiàn)了火山形成的新方式

在遠(yuǎn)低于百慕大的粉紅色沙灘和綠松石潮汐的地方，地質(zhì)學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)直接證據(jù)，表明來(lái)自地球地幔過(guò)渡帶深處的物質(zhì)-富含水，晶體和熔融巖石的層-可以滲透到地表形成火山。

科學(xué)家們?cè)缇椭?，火山巖是在構(gòu)造板塊(在地幔頂部移動(dòng))匯聚時(shí)形成的，或者是由于地幔柱從核心地幔邊界升起而在地殼上形成熱點(diǎn)而形成的。但是，獲得證據(jù)表明，從地幔過(guò)渡區(qū)(在我們的地球地殼下方250至400英里(440-660公里)之間)散發(fā)出來(lái)的物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致火山形成，這對(duì)地質(zhì)學(xué)家來(lái)說(shuō)是新的。

地球系副教授埃斯特萬(wàn)·加澤爾(Esteban Gazel)說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)了一種新的火山制造方法。這是我們首次在地球地幔深處的過(guò)渡帶中清楚地表明火山可以以這種方式形成。”康奈爾大學(xué)大氣科學(xué)專業(yè)。該研究發(fā)表在《自然》雜志上。

加澤爾說(shuō)：“我們希望我們的數(shù)據(jù)能顯示出火山是地幔柱形成的，是從更深的地幔向上涌出的，就像在夏威夷一樣。” 但是在三千萬(wàn)年前，過(guò)渡帶的擾動(dòng)導(dǎo)致巖漿物質(zhì)上升到地表，在大西洋下形成了現(xiàn)在休眠的火山，然后形成了百慕大。

使用2600英尺(超過(guò)700米)的巖心樣本(1972年在新斯科舍省的達(dá)爾豪西大學(xué)(Dalhousie University)進(jìn)行鉆探)，共同作者，德國(guó)明斯特大學(xué)的Sarah Mazza評(píng)估了同位素的橫截面，微量元素，水含量和其他揮發(fā)性物質(zhì)的證據(jù)。評(píng)估提供了百慕大的地質(zhì)，火山歷史。

“我首先懷疑百慕大的火山歷史很特別，因?yàn)槲覍?duì)巖心進(jìn)行了采樣，并注意到在不同的熔巖流中保存的各種質(zhì)地和礦物學(xué)，”馬扎說(shuō)。“我們很快證實(shí)了痕量元素組成的極端豐富。令人驚訝的是我們的第一個(gè)結(jié)果……百慕大的奧秘開始顯現(xiàn)。”

該小組從巖心樣品中檢測(cè)到過(guò)渡帶的地球化學(xué)特征，其中包括包裹在晶體中的水量大于俯沖帶中發(fā)現(xiàn)的水量。俯沖帶中的水循環(huán)回地球表面。據(jù)加澤爾說(shuō)，過(guò)渡區(qū)有足夠的水形成至少三個(gè)海洋，但正是這些水幫助巖石在過(guò)渡區(qū)融化。

地質(zhì)學(xué)家與錫拉丘茲大學(xué)(Syracuse University)地球科學(xué)副教授羅伯特·穆沙(Robert Moucha)一起開發(fā)了數(shù)值模型，以發(fā)現(xiàn)過(guò)渡帶中的擾動(dòng)，這可能迫使深層地幔中的物質(zhì)融化并滲透到地表。

盡管在海洋熔巖中進(jìn)行了超過(guò)50年的同位素測(cè)量，但以前從未在百慕大熔巖核中觀測(cè)到奇特和極端同位素。然而，這些極端的同位素組成使科學(xué)家能夠確定熔巖的獨(dú)特來(lái)源。

南卡羅來(lái)納大學(xué)副教授邁克爾·比西米斯(Michael Bizimis)說(shuō)：“如果我們開始更加謹(jǐn)慎地看待，我相信我們將會(huì)在更多地方找到這些地球化學(xué)特征。”

加澤爾解釋說(shuō)，這項(xiàng)研究為過(guò)渡帶層和地球表面的火山之間提供了新的聯(lián)系。加澤爾說(shuō)：“通過(guò)這項(xiàng)工作，我們可以證明地球的過(guò)渡帶是一種極端的化學(xué)儲(chǔ)藏庫(kù)。” “我們現(xiàn)在才剛剛開始認(rèn)識(shí)到它在全球地球動(dòng)力學(xué)甚至火山作用方面的重要性。”

加澤爾說(shuō)：“我們的下一步是檢查更多位置，以確定可能導(dǎo)致板內(nèi)火山的地質(zhì)過(guò)程之間的差異，并確定地幔過(guò)渡帶在地球演化中的作用。”

除了Gazel，Mazza，Bizimis和Moucha之外，“在百慕大下面對(duì)易揮發(fā)的富人過(guò)渡區(qū)進(jìn)行采樣”的合著者還包括南卡羅來(lái)納大學(xué)的PaulBéguelin。詹姆斯·麥迪遜大學(xué)伊麗莎白·約翰遜;Ryan J. McAleer，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局;俄羅斯科學(xué)院亞歷山大·索伯列夫(Alexander V. Sobolev)。

國(guó)家科學(xué)基金會(huì)為這項(xiàng)研究提供了資金。