科学家从地球深处的地幔中发现了火山形成的新方式

在远低于百慕大的粉红色沙滩和绿松石潮汐的地方，地质学家发现了第一个直接证据，表明来自地球地幔过渡带深处的物质-富含水，晶体和熔融岩石的层-可以渗透到地表形成火山。

科学家们早就知道，火山岩是在构造板块(在地幔顶部移动)汇聚时形成的，或者是由于地幔柱从核心地幔边界升起而在地壳上形成热点而形成的。但是，获得证据表明，从地幔过渡区(在我们的地球地壳下方250至400英里(440-660公里)之间)散发出来的物质会导致火山形成，这对地质学家来说是新的。

地球系副教授埃斯特万·加泽尔(Esteban Gazel)说：“我们发现了一种新的火山制造方法。这是我们首次在地球地幔深处的过渡带中清楚地表明火山可以以这种方式形成。”康奈尔大学大气科学专业。该研究发表在《自然》杂志上。

加泽尔说：“我们希望我们的数据能显示出火山是地幔柱形成的，是从更深的地幔向上涌出的，就像在夏威夷一样。” 但是在三千万年前，过渡带的扰动导致岩浆物质上升到地表，在大西洋下形成了现在休眠的火山，然后形成了百慕大。

使用2600英尺(超过700米)的岩心样本(1972年在新斯科舍省的达尔豪西大学(Dalhousie University)进行钻探)，共同作者，德国明斯特大学的Sarah Mazza评估了同位素的横截面，微量元素，水含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历史很特别，因为我对岩心进行了采样，并注意到在不同的熔岩流中保存的各种质地和矿物学，”马扎说。“我们很快证实了痕量元素组成的极端丰富。令人惊讶的是我们的第一个结果……百慕大的奥秘开始显现。”

该小组从岩心样品中检测到过渡带的地球化学特征，其中包括包裹在晶体中的水量大于俯冲带中发现的水量。俯冲带中的水循环回地球表面。据加泽尔说，过渡区有足够的水形成至少三个海洋，但正是这些水帮助岩石在过渡区融化。

地质学家与锡拉丘兹大学(Syracuse University)地球科学副教授罗伯特·穆沙(Robert Moucha)一起开发了数值模型，以发现过渡带中的扰动，这可能迫使深层地幔中的物质融化并渗透到地表。

尽管在海洋熔岩中进行了超过50年的同位素测量，但以前从未在百慕大熔岩核中观测到奇特和极端同位素。然而，这些极端的同位素组成使科学家能够确定熔岩的独特来源。

南卡罗来纳大学副教授迈克尔·比西米斯(Michael Bizimis)说：“如果我们开始更加谨慎地看待，我相信我们将会在更多地方找到这些地球化学特征。”

加泽尔解释说，这项研究为过渡带层和地球表面的火山之间提供了新的联系。加泽尔说：“通过这项工作，我们可以证明地球的过渡带是一种极端的化学储藏库。” “我们现在才刚刚开始认识到它在全球地球动力学甚至火山作用方面的重要性。”

加泽尔说：“我们的下一步是检查更多位置，以确定可能导致板内火山的地质过程之间的差异，并确定地幔过渡带在地球演化中的作用。”

除了Gazel，Mazza，Bizimis和Moucha之外，“在百慕大下面对易挥发的富人过渡区进行采样”的合著者还包括南卡罗来纳大学的PaulBéguelin。詹姆斯·麦迪逊大学伊丽莎白·约翰逊;Ryan J. McAleer，美国地质调查局;俄罗斯科学院亚历山大·索伯列夫(Alexander V. Sobolev)。

国家科学基金会为这项研究提供了资金。