2019-05-16 05:41:01
科学家从地球的深层地幔中找到了火山形成的新方式

地质学家远远低于百慕大的粉红色沙滩和绿松石潮汐,发现了第一个直接证据,即来自地幔过渡带深处的物质 - 富含水,晶体和融化岩石的层 - 可以渗透到地表形成火山。

科学家们早就知道,当构造板块(在地幔顶部上行进)会聚时,或者由于地幔顶部从地幔边界上升的地幔柱状物形成火山而形成火山。但是,从地幔过渡区发出的物质 - 在地壳下方250至400英里(440-660公里)之间 - 可以导致火山形成的证据对地质学家来说是新的。

“我们找到了一种制造火山的新方法。这是我们第一次从地幔深处的过渡区发现一个明确的迹象,即火山可以通过这种方式形成,”资深作者,地球系副教授Esteban Gazel说。和康奈尔大学的大气科学。该研究发表在Nature上。

“我们期待我们的数据显示火山是一个地幔羽流形成 - 一个来自更深层地幔的上升流 - 就像它在夏威夷一样,”Gazel说。但是在3000万年前,过渡区的扰动导致岩浆物质上升到地表,在大西洋下形成一个现在休眠的火山,然后形成百慕大。

1972年,在新斯科舍省Dalhousie大学与德国明斯特大学的Sarah Mazza合作研究了2600英尺(超过700米)的核心样本,评估了同位素,微量元素的横截面,含水量和其他挥发性物质的证据。评估提供了百慕大的地质火山历史。

“我首先怀疑百慕大的火山过去是特殊的,因为我采样核心并注意到不同的熔岩流中保留了不同的纹理和矿物质,”Mazza说。 “我们很快证实了微量元素成分的极端浓缩。令人兴奋的是我们的第一批结果......百慕大的奥秘开始展开。”

从核心样本中,该组检测到过渡区的地球化学特征,其中包括晶体中包含的水量大于俯冲带中的水量。俯冲带中的水回流到地球表面。根据Gazel的说法,在过渡区有足够的水形成至少三个海洋,但是在过渡区有助于岩石融化的水。

Gazel说,地球科学家与锡拉丘兹大学地球科学副教授罗伯特·穆查(Robert Moucha)一起开发了数值模型,以发现过渡区的干扰,这可能迫使这个深层地幔层的物质熔化并渗透到地表。

尽管在海洋熔岩中进行了50多年的同位素测量,但在百慕大熔岩岩心中测量的特殊和极端同位素以前从未观察到过。然而,这些极端同位素组成使科学家能够确定熔岩的独特来源。

“如果我们开始仔细观察,我相信我们会在更多的地方找到这些地球化学特征,”南卡罗来纳大学副教授Michael Bizimis的合着者说。

Gazel解释说,这项研究提供了过渡带层与地球表面火山之间的新联系。 “通过这项工作,我们可以证明地球的过渡区是一个极端的化学储层,”Gazel说。 “我们现在才开始认识到它在全球地球动力学甚至火山活动方面的重要性。”

Gazel说:“我们的下一步是研究更多地点,以确定可能导致板内火山的地质过程之间的差异,并确定地幔过渡区在地球演化中的作用。”

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