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新研究改变对爆发性“热点”火山形成机制的认识

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  2023325日,《自然·地球科学》(Nature Geoscience)期刊发表题为《随着火山热点的减弱,火山岩浆结构越来越复杂》Increasing complexity in magmatic architecture of volcanoes along a waning hotspot)的文章指出,对澳大利亚古老火山链的最新研究表明,散布在澳大利亚各地的火山遗迹是过去 3500 万年来大陆在地球内部“热点”上方向北移动的过程,这些遗迹揭示了随着热点岩浆输出量的减少,澳大利亚火山的内部结构如何变得越来越复杂。这将有助于改变我们对“热点”火山活动的理解。 

  澳大利亚东部拥有地球上最长的大陆热点火山链。这些火山在过去的3500万年中爆发,因为澳大利亚大陆移动到地球内部的一个热区域,也被称为固定热异常或地幔柱。但随着时间的推移,澳大利亚的热点似乎正在衰退。研究发现火山的内部结构和喷发也因此发生了变化。研究表明,热点强度对火山内部结构的演变,以及它们的位置和寿命具有关键影响。 

  热点火山可以产生大量的熔岩,在地球的演化和大气中起着重要的作用。著名的活跃热点火山包括太平洋上的夏威夷火山和大西洋上的加那利群岛。澳大利亚热点火山链提供了一个大陆视角,涵盖了热点的生命周期,可以更好地了解热点火山是如何工作的,为什么它们会爆发,以及它们是如何随着时间演变的。 

  研究发现,热点和岩浆供应的强度控制着地表火山的持续时间、组成和爆发力。大约在3500万到2700万年前,早期的澳大利亚热点非常强烈,在昆士兰州产生了巨大而持久的火山,岩浆直接流向地表。相比之下,最近的新南威尔士州火山(2000万到600万年前)较小,寿命也较短,这表明热点随着时间的推移而失去了力量。 

  为了发现岩浆在火山内部的流动过程,以及它在喷发过程中所作的停留,研究人员分析了火山晶体。这些晶体主要由橄榄石、辉石和斜长石等硅酸盐矿物组成,在高温下形成于火山内部,记录火山爆发前发生的情况。在昆士兰的巴克兰等北部火山中,这些晶体的组成非常简单,这意味着它们穿过几个简单的岩浆房。相比之下,南部火山的晶体组成变得非常复杂,比如新南威尔士州的南德瓦火山和瓦伦邦格尔火山,这意味着它们经历了许多复杂活跃的岩浆房。 

研究指出,当岩浆在岩浆室中停止活动时,它会冷却下来,变得更加黏稠,难以喷发,其再次喷发需要新的、更热的岩浆来推动。如果发生这种情况,因为岩浆太厚,困在较冷岩浆中的气体可能无法逸出,从而造成压力的积聚,最终导致火山爆发。研究显示了澳大利亚热点火山的相关重要性,其为全球火山研究提供了一个独特的实验室,即使它们大部分为死火山,也有助于更好地理解影响地球演化的火山爆发机制,重建这些死火山有助于更好地了解全球活跃的大陆热点火山。(王立伟 编译)

  来源:中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》2023年第07期          

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