作者:王晓晨 刘文浩 来源: 中国科学报 发布时间:2021-12-9
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运用锆石年代学理论预测火山喷发

近日,美国《国家科学院院刊》刊发文章《托巴火山岩浆储层的生长和热成熟》指出,由于托巴火山的岩浆积累速度相当稳定,所以运用锆石年代学理论可以估算该火山的岩浆输入速率。结果显示,预计下一次超级喷发的规模仍相当于前两次,将发生于大约60万年后。

自第四纪以来,印度尼西亚的托巴火山系统发生过2次最大规模的火山喷发(每次喷发的岩石体积当量大于2000km3)。锆石的U-Pb结晶年龄在每次喷发前的时间跨度约为60万年,而且锆石U含量的均值和方差都在不断下降。为量化托巴火山中可喷发岩浆的聚集过程,来自瑞士日内瓦大学和中国北京大学的研究人员运用锆石年代学理论,结合观测资料与热模拟和地球化学模拟实验进行研究。结果表明,托巴火山爆发是上地壳岩浆储层逐渐热成熟的结果,上地壳岩浆储层在过去的2.2百万年中以每年0.008~0.01km3的平均体积速率持续流入岩浆中,由于该过程普通均质化且化学性质相对稳定,所以热脉冲成为火山喷发的主要动力。(王晓晨)

相关论文信息:

https://doi.org/10.1073/pnas.2101695118

英国建造新的极地科考船

近日,英国新的极地科考船RRS Sir David Attenborough在伦敦亮相。该科考船由英国自然环境研究理事会(NERC)出资,由位于别根海特的Cammell Laird公司建造,将服役于英国南极调查局,是英国开展南北极科学研究的下一代极地海洋科学平台,旨在确保英国在极地科学领域的世界领先地位。

RRS Sir David Attenborough可以在南极和北极地区的极端条件下运行,承受长达 60 天的海冰环境,帮助科学家收集气候和海洋数据。加固船体设计使其可以突破1米厚的冰层。这艘船将全年运行,在北半球夏季部署到北极,在南半球夏季部署到南极。在这个世界领先的科学平台上,最先进的船上设施和集装箱实验室将为英国的不同专业领域的科学家提供新的研究机会,协助其努力认识不断变化的世界,包括从大气到海床的环境变化的社会影响。此外,新技术正在彻底改变舰载研究。远程操作的航行器可以进入极地冰层下获取数据,这些数据有助于揭示冰层快速和突然损失的可能影响。此外,先进的仪器和设备捕捉重要数据,揭示环境变化对海洋生物多样性的影响。该科考船被认为将在英国的外交事务中扮演重要的角色,它在英属南极领地、南乔治亚和南桑威奇群岛以及南大西洋地区保持着持续的存在。该科考船还将保证尽量减少对环境的影响,其将遵守国际海事组织极地守则中严格的环境规定。随着更高的燃料效率、部署远程操作和机器人技术能力的提升,该船预计将减少舰载科学对环境的影响,以及25年的使用寿命中的运营成本。(刘文浩)

基于深度学习的新方法可以识别毫米级慢地震

近日,《自然—通讯》杂志刊发题为《基于深度学习的InSAR时间序列中毫米尺度变形的自主提取》的文章称,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)研究人员基于深度学习的方法,对干涉合成孔径雷达(InSAR)监测的海量地面变形数据进行了解释分析,实现了对地面变形的自主提取,且精度可达2毫米,将改善未来的地震探测。

系统地描述活动断层上的滑动行为是揭示构造断层物理学的关键,并将帮助研究人员理解慢地震和快地震之间的相互作用。慢地震会缓慢地释放压力,而快地震会迅速释放压力,并可能对周围社区造成重大损害。InSAR可以每隔几天在全球范围内测量地面变形,这可能是研究这些相互作用的关键。然而,尽管有最先进的处理技术,大气传播延迟经常超过感兴趣的地面变形,因此InSAR分析需要专家解释和故障系统的先验知识,排除了变形动力学的全球研究。此外,新的卫星如哨兵1号(Sentinel 1)卫星和即将发射的NISAR卫星,将通过实现研究人员观测过去不可能的长度和时间尺度,为研究构造过程开辟新的途径。然而,现有的算法并不适合这些新卫星所产生的海量InSAR数据。为了处理所有这些数据,洛斯阿拉莫斯的团队开发了首个基于机器学习算法的工具,从InSAR数据中提取地面变形数据,从而能够在全球范围内自动检测地面变形,无需人工干预。该工具具有自动检测断层变形的功能,有助于弥补现有检测能力的不足,其时间分辨率比现有方法高得多,检测阈值只有几毫米,而以前的检测阈值是在厘米范围内,为系统研究活动断层的性质奠定基础。

(刘文浩)

相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41467-021-26254-3

《中国科学报》 (2021-12-09 第2版 国际)
 
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