岩浆在火山下走了一条意想不到的路线 _火山

研究人员使用地震数据绘制三维地震吸收图，类似于CT扫描绘制人体图。资料来源：科学进展（2023）。DOI:10.1126/sciadv.add2143
据美国物理学家组织网（by Caroline Brogan, Imperial College London）：伦敦帝国理工学院研究人员观察到岩浆在火山下方走了一条意想不到的路线，揭示了火山爆发背后的过程。
这些发现是基于东加勒比地区一个构造板块边界的数据。研究结果有助于我们理解火山爆发的类型和速度以及喷发岩浆的组成。它们还可以帮助我们理解为什么一些火山比其他火山更活跃，以及为什么火山活动会随时间而变化。
当两个巨大的构造板块碰撞时，一个板块会下沉或俯冲到另一个板块之下，冲入地幔，释放水分并融化。当板块摩擦在一起，熔化的物质上升形成岩浆时，这些俯冲带导致了地球上一些最危险的地震和爆炸性火山爆发。
然而，人们对岩浆如何在地下形成以及是什么控制了上覆板块顶部火山的确切位置仍知之甚少。
现在，发表在《科学进展》杂志上的一项新研究表明，上升的岩浆最终喷发，并不总是通过最短、最直接的路径到达地表火山。
主要作者斯蒂芬·希克斯博士曾在帝国理工学院地球科学与工程系从事这项工作，现在在UCL工作，他说：，“在这一备受争议的主题中，科学观点传统上分为两个部落。一些人认为俯冲板块主要控制着火山的位置，一些人认为上覆板块起着最大的作用。但在我们的研究中，我们表明，数亿年来这两种驱动力的相互作用是控制今天火山爆发地点的关键。”
在压力下
俯冲的海洋板块充当巨大的水库，将水输送到地球深处。这些流体通过在板块诞生时形成的裂缝和断层进入板块，之后在地球深海海沟下方弯曲。水被锁定在裂缝中，并结合在板块内的矿物中。
当俯冲至10至100千米深时，俯冲板会受到高压和高温的影响。这些极端条件会导致锁住的水和其他挥发性元素被驱离。这些流体会融化上面温暖的地幔，是岩浆的关键成分，最终会在地球海洋边缘的火山弧周围爆发，如太平洋火环。然而，从俯冲板块到火山弧，流体和熔体在地球深处的路径既不能直接看到，也不能从喷发物中轻易推断。
为了开展这项研究，研究人员使用地震数据绘制三维地震吸收图，这与CT扫描绘制人体内部结构的方式类似。当地震产生的地震能量通过不同的材料传播时，波要么减速，要么加速。随着这些速度的变化，波浪的能量也随之消散。高温和熔融的岩石特别衰减：当地震波穿过岩石时，它会从地震波中释放能量。
该团队通过使用海底地震仪建立精确的地下3D图像，从东加勒比的一个俯冲带收集了地震数据，该俯冲带形成了小安的列斯群岛的火山岛。
不同寻常的是，这项研究发现，深度地震衰减最强的区域从火山下方侧向偏移。这些图像使作者得出结论，水一旦从俯冲板块排出，就会被进一步向下携带，导致火山前缘后面的地幔熔化。熔化物随后聚集在覆盖板块的底部，然后很可能被输送回火山弧。
这项研究的合著者、也是帝国理工学院地球科学与工程系的Saskia Goes教授说：，“我们对流体和熔体路径的了解传统上集中在太平洋周围的俯冲带上。我们决定研究大西洋的俯冲，因为那里的海洋板块形成得更慢，伴随着更多的断层作用，而且俯冲速度也比太平洋慢。我们认为，这些更极端的条件会使流体和熔体的路径更容易成像。”使用地震波。
“我们的发现为我们提供了火山喷发背后过程的重要线索，并有助于我们更好地了解火山下方岩浆储层的形成和补充位置。”
这篇发表的论文来自英国、美国、德国和特立尼达的科学家之间的国际合作。
Hicks等人的“板块到后弧到?。捍┕“驳牧兴谷旱合路降蒯Ｐǖ牧魈搴腿厶迓肪丁庇?023年2月1日发表在《科学进展》杂志上。