作者:赵熙熙 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2015/4/26 23:22:19
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黄石公园潜伏两大岩浆库 不会增加火山爆发几率

 

 

在美国怀俄明州黄石国家公园冒泡的间歇泉和温泉的下方,潜伏着有可能引发这颗行星上最大规模火山喷发的岩浆库。如今,地球科学家对这一地下岩浆系统进行了完整的成像研究,竟然发现有两个——而非之前所以为的1个——岩浆库位于这座超级火山的下方。

盐湖城犹他大学地质学家Hsin-Hua Huang表示:“最主要的新发现是我们揭示了一个位于下部地壳中的更深、更大的岩浆库。”

科学家已经知道有一个地幔柱会将地幔中的熔岩带到距离地表约60千米的区域。并且他们已经对一个位于地表下约10千米的浅层岩浆库进行了成像分析——该岩浆库包含有约1万立方千米的熔岩。然而现在科学家又发现了一个更深的岩浆库,其容积是前者的4.5倍,位于地表下20千米至50千米的区域。不过与通常认识不同的是,这个巨大岩浆库中只有2%是熔岩,另98%是未熔融的固态岩石。

阿拉斯加州安克雷奇市美国地质调查局黄石火山观测站地球物理学家Peter Cervelli指出:“研究人员找到了地幔柱与浅层岩浆库之间的缺失环节。”

就其自身而言,这一发现并不会增加火山爆发(由放空浅层岩浆库所驱动)的几率。这一火山的上一次大爆发发生在64万年前,而如今地震威胁的可能性或者更大一些。

然而发现了更深的岩浆库确实意味着浅层岩浆库能够被一次又一次地加满。该项研究合作者、帕萨迪纳市加州理工学院地球物理学家Victor Tsai表示:“知道了有一个额外的岩浆库便告诉我们,在相对较短的时间尺度上可能有一个更大规模的爆发。”

这一发现同时证明了一个有关火山的模型,即由融化的玄武岩(一种致密的富含铁和镁的岩石)构成的深层岩浆库会为由融化的富含硅的流纹岩构成的浅层岩浆库提供岩浆。

研究人员表示,位于地下深处的岩浆库主要成分为玄武岩熔岩,其特征是黏性较低,喷发时通常以流体形态溢出,因此“比较没有强烈喷发的危险”。而之前发现的浅层岩浆库主要成分为流纹岩,其黏性较高,一旦喷发会比较剧烈。

研究人员在最新出版的《科学》杂志上报告了这一研究成果。

研究人员通过类似医学上的电脑断层扫描技术,对黄石地下岩石构造进行成像后得出上述结论。在这项研究中,科学家利用地震仪测量了地震的噪音,此举旨在对地壳进行超声波扫描。Huang的研究团队利用“地震透镜美国阵列”的11部地震仪对深层地震进行了分析,同时利用来自几个当地地震网络的69部地震仪搜集了浅层地震的数据。

得克萨斯州休斯敦莱斯大学地球物理学家Alan Levander表示,这项研究“绘制了从地幔柱到地壳的岩浆系统的完整视图”。但他强调,这项研究提出了一个有趣的新问题,可以为今后的研究提供素材。随着北美地壳构造板块每年越过地幔柱的顶端向西移动几厘米,Levander预测,这两个岩浆库的关系一定会发生变化。

Huang表示,通过现有的资料,建模者可以尝试理解岩浆在过去的火山喷发中是如何移动的,以及岩浆库为何坐落于现在的位置。他说:“在这项研究之后,他们在建模过程中会使用更为准确的数据。”

目前学术界对黄石公园超级火山的主要假设为,地幔对流将高温的下地幔物质向上推升形成地幔热柱,当热柱的顶端达到一定深度,物质开始部分熔融并向上窜升,并在浅地壳形成岩浆库直至喷发。但此前对地幔热柱如何连接浅地壳岩浆库并不是完全了解,此外这一理论也无法解释从该地区溢出的二氧化碳量。

黄石公园位于美国中西部,每隔一段时间,便有其超级火山即将大喷发的传言出现。研究人员指出,黄石公园超级火山曾于200万年、120万年和64万年前各喷发过一次,都是浅层岩浆库的作用结果。

 
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