超級火山是能引發(fā)極大規(guī)模爆發(fā)的火山，對環(huán)境、氣候和人類社會影響巨大，深入理解其形成機制對火山災(zāi)害預(yù)警有著重要意義。我國科學(xué)家首次清晰描繪了超級火山從巖漿產(chǎn)生到聚集的動力過程，為理解火山動力過程、預(yù)測火山活動性和預(yù)防火山災(zāi)害提供了新的地球動力學(xué)視角。這一研究成果4月10日在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上在線發(fā)表。
圖為黃石超級火山下方巖漿系統(tǒng)示意圖。（受訪者供圖）
巖石圈是地球最外層的堅硬圈層，其下方的地幔溫度較高，粘度較低，在地質(zhì)時間尺度上可緩慢流動，被稱為軟流圈。近年研究表明，超級火山的巖漿主要源自部分熔融的軟流圈物質(zhì)，然而其巖漿形成和遷移的內(nèi)在驅(qū)動機制至今仍不清楚，成為當(dāng)前超級火山機制研究面臨的核心問題。
中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所（簡稱中科院地質(zhì)地球所）研究團(tuán)隊選取了典型的超級火山——位于北美西部的黃石火山作為研究對象，對當(dāng)?shù)貛r石圈和對流地幔進(jìn)行了高精度建模，計算相關(guān)動力學(xué)過程，構(gòu)建完整的北美西部固體地球系統(tǒng)模型。
圖為黃石超級火山巖漿系統(tǒng)成因示意圖。（受訪者供圖）
地幔風(fēng)是地球深部物質(zhì)橫向流動的現(xiàn)象。研究人員通過該模型發(fā)現(xiàn)，東向流動的軟流圈地幔風(fēng)在穿過黃石火山下方狹窄的大陸巖石圈通道時，因上升的熱物質(zhì)與下行的地幔風(fēng)相互拉扯導(dǎo)致減壓熔融，產(chǎn)生了大量巖漿。同時，在由軟流圈產(chǎn)生的東向推力與巖石圈密度結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的西向拉力的共同作用下，火山下方聚集的區(qū)域性拉張應(yīng)力，“撕裂”了該處巖石圈，形成一條傾斜向上的貫穿巖石圈的虹吸通道。巖漿沿虹吸帶像“爬樓梯”一樣上涌、遷移，并不斷演化，最終形成火山下方巖漿系統(tǒng)的形態(tài)。
“超級火山單次噴發(fā)的固態(tài)物質(zhì)體積可超過1000立方千米，破壞力極大，理解其巖漿系統(tǒng)的形成和演化機制對預(yù)防火山災(zāi)害非常關(guān)鍵�！敝锌圃旱刭|(zhì)地球所研究員劉麗軍表示，此次研究是國際上首次系統(tǒng)性揭示超級火山下方巖漿系統(tǒng)的形成機制，為研究并預(yù)測國內(nèi)外其他活躍的火山從而實現(xiàn)防災(zāi)減災(zāi)提供了新思路和新工具。（記者魏夢佳、吳文詡）
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