上海
困扰学界多年的美国黄石超级火山成因，如今有了颠覆性新解。4月10日凌晨，国际学术期刊《科学》发表一项中国科学家领衔的重磅成果：通过高精度数值模拟，首次揭示黄石超级火山的形成并非源于传统“地幔柱”，而是“地幔风”撕裂岩石圈、形成倾斜岩浆通道的结果。这为破解超级火山之谜提供全新视角。
不明就里的岩浆晶粥
超级火山是地球上威力最强的一类火山，单次喷发的固态物质体积可达1000立方千米以上，会对环境、气候和人类社会产生巨大的影响。深入理解超级火山的运作机制对火山灾害预警和保护人类文明有着重要意义。
以往研究认为，超级火山的动力来源是其下方地壳内的液态岩浆房——低密度岩浆逐步聚集到岩浆房内，并持续增加对围岩的压力，最终导致地壳发生大规模破裂、坍塌和岩浆喷发。论文通讯作者、中国科学院地质与地球物理研究所刘丽军研究员说，但越来越多的研究发现，纯液态岩浆房并不存在，超级火山的动力来源更可能是纵跨整个岩石圈的大型岩浆晶粥。
什么是岩浆晶粥？地球最外层的坚硬圈层被称为岩石圈，当来自地球深部的液态岩浆与岩石圈的固体岩石混合时，即可形成粘度达液态岩浆数十万倍的岩浆晶粥。不过，科学家对于岩浆晶粥的深部驱动机制一直不甚明了，这是当前超级火山机制研究所面临的核心问题。
“地幔风”撕裂岩石圈
位于北美西部的黄石火山，在过去的210万年内发生了两次超级喷发，喷发量最高达到2500立方千米，是一座典型的超级火山。
过去数十年研究结果显示，黄石超级火山的岩浆系统纵跨整个岩石圈，并且呈现随深度增加向西南方向偏移的倾斜形态，显著有别于传统的垂直上升“地幔柱”模型。在这一系统中，岩浆长期以晶粥的形式存在，而富含液态岩浆的晶粥（即传统意义上的岩浆房）应该仅在喷发前一小段地质时间内出现。
在此次研究中，研究团队构建了完整的北美西部固体地球系统模型。根据该模型预测，位于北美中东部下地幔的古老法拉龙板块的持续下沉，驱动了北美西部的软流圈（位于岩石圈下方，受高温变软、可在地质尺度上流动）快速向东漂移，形成“地幔风”。
论文第一作者、地质地球所曹泽斌博士解释，这股“地幔风”在穿过黄石火山下方狭窄的大陆岩石圈通道时，对上覆岩石圈施加了东向推力，与当地岩石圈密度结构产生的西向拉力共同作用，“撕裂”了该处的北美大陆岩石圈，形成了一条倾斜向上的贯穿岩石圈的虹吸通道。
“岩浆沿着这个虹吸带像爬楼梯一样上涌、迁移，并在过程中不断演化，最终形成了黄石火山下方岩浆系统的形态。”刘丽军说，模型预测的岩浆系统与多种地球物理、地质和岩石地球化学观测相吻合。
据悉，该研究为理解黄石超级火山提供了全面的地球动力学约束，上述机制可能广泛适用于其他活跃的火山，例如位于我国东北的镜泊湖火山、位于东南亚的多巴火山、位于俄罗斯远东的勘察加火山群和位于南美的阿尔蒂普拉诺火山等。
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