全世界沒有兩座相同的火山，不過火山形成的方式卻只有那么幾種。然而，看起來構(gòu)成百慕大群島根基的古老火山卻是個(gè)例外。
科學(xué)家們對(duì)取自百慕大群島深處的巖石進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，這座安靜的火山的形成方式截然不同。在本周發(fā)表于《自然》雜志上的新研究中，研究者不僅解決了一個(gè)有關(guān)這個(gè)美麗的大西洋島嶼的長期謎團(tuán)，還發(fā)現(xiàn)了一種全新的火山形成方式。
為了解決這個(gè)問題，研究小組檢查了一根近800米長的巖柱，也是唯一一個(gè)取自百慕大群島的巖芯樣本。1972年，工作人員在一個(gè)機(jī)場附近鉆出了這根巖柱，后來一直將其儲(chǔ)藏在新斯科舍的達(dá)爾豪斯大學(xué)，如今早已落滿灰塵。盡管研究小組猜測(cè)百慕大群島一定經(jīng)歷了不同尋常的地質(zhì)事件，但對(duì)這塊巖石進(jìn)行的全面地球化學(xué)分析還是令他們大吃一驚。
“在過去的50年里，科學(xué)家一直在對(duì)海洋熔巖進(jìn)行地球化學(xué)研究，然而卻沒人發(fā)現(xiàn)我們?cè)诎倌酱髱r石樣本中發(fā)現(xiàn)的特征，”研究報(bào)告的合著者、康奈爾大學(xué)的地球化學(xué)家Esteban Gazel說?！坝袝r(shí)候，運(yùn)氣好的話，你會(huì)獲得一些新的和不一樣的發(fā)現(xiàn)?！?/p>
明斯特大學(xué)的地球化學(xué)家、新研究的共同作者Sarah Mazza說，既然構(gòu)建了新的火山形成模型，我們就有可能發(fā)現(xiàn)百慕大并不孤單：大西洋中可能存在以相同或類似方式形成的其它火山?！拔覀冎皇沁€沒有找到這類火山，”她說。
南佛羅里達(dá)大學(xué)的火山學(xué)家、地球化學(xué)家Aurelie Germa說，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一個(gè)百慕大火山形成模型，“可能有助于解釋”類似地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境中的其它火山的“地球化學(xué)不一致性”，“這些不一致性以前沒有人能真正解釋”。
構(gòu)造含鉛巖石
到目前為止，人們所知的構(gòu)造火山的方法包括可塑的熾熱地幔中升起的羽柱，大洋中脊地區(qū)彼此分離的構(gòu)造板塊，或者俯沖帶中一個(gè)板塊俯沖到另一個(gè)板塊之下。這些過程都能在地殼中形成巖漿塊，然后在地表形成隆起的山峰。
傳統(tǒng)上，科學(xué)家用地幔柱來解釋百慕大火山的下部分，這也是夏威夷群島的形成機(jī)制：靜止的地幔柱創(chuàng)造了許多火山島，這些火山島不斷生長并最終噴發(fā)，最后隨著上面的構(gòu)造板塊不斷移動(dòng)而沉寂。
地球物理研究表明，百慕大群島下方確實(shí)存在一個(gè)向上移動(dòng)的溫暖結(jié)構(gòu)。不過，如果認(rèn)為該結(jié)構(gòu)是類似夏威夷島的地幔柱，證據(jù)并不充分。百慕大沒有類似夏威夷的島鏈，如果存在地幔柱，那么按照預(yù)測(cè)，在如今的百慕大東南地區(qū)也應(yīng)該有火山活動(dòng)，但實(shí)際上并沒有。
在這種情況下，巖芯樣本就能發(fā)揮作用了。巖芯記錄了百慕大粉紅海灘之下隱藏的火山世界。首先，巖芯含有比例異常的不同鉛化合物，由兩種鈾衰變形成。只有在地幔內(nèi)部物質(zhì)來源的地質(zhì)年代較年輕，而百慕大下方的地幔極其古老的情況下，上述情況才能得到解釋。
然而，大西洋是一個(gè)特殊的地方：Mazza稱，大西洋之所以出現(xiàn)，完全是因?yàn)閿?shù)億年前盤古大陸的分裂。在這個(gè)超級(jí)大陸的形成或者毀滅過程中，滑動(dòng)的地殼板塊被推入下方的地幔中，而這里未來有一天會(huì)變成大西洋。如果深入研究，這些注定要消失的板塊可能會(huì)成為研究小組尋找的年輕材料的來源。
瘋狂的地幔
這些板塊很可能存儲(chǔ)于地幔中所謂的過渡帶，也就是位于地下400-640公里處的物理異常區(qū)域。來自地幔過渡帶中的鉆石表明，地幔中含有相當(dāng)于多個(gè)海洋的水，以及大量的化合物，比如二氧化碳。
果不其然，巖芯樣本中包含了這些地質(zhì)指紋的痕跡。在百慕大群島的巖芯樣本中，輝石等含水礦物的出奇的潮濕，而眾所周知的是輝石極其干燥?；鹕綆r中的主要化合物二氧化硅也不應(yīng)該如此常見，這表明它是由高比例的二氧化碳推擠出來的。
考慮到百慕大群島主要組成部分的來源，研究小組利用計(jì)算機(jī)模型計(jì)算出了接下來會(huì)發(fā)生的地質(zhì)變化。
在距今3000萬年左右，百慕大地區(qū)的一次地質(zhì)變動(dòng)導(dǎo)致過渡帶深層邊界的地幔向上流動(dòng)。在地幔的流動(dòng)過程中，它帶走了這些靜止的板塊上的一些物質(zhì)。
隨著地幔及其混合物周圍環(huán)境出現(xiàn)劇烈變化，這些物質(zhì)開始熔化，形成了一中熔融湯。熔融湯徑直流向地殼，在那里形成了一種奇怪的巖漿，巖漿噴發(fā)到海底，并最終形成了百慕大群島。
回到未來
長期以來，火山學(xué)家一直在推測(cè)板塊中部用于構(gòu)造火山的物質(zhì)來源。最新研究首次發(fā)現(xiàn)了這些物質(zhì)存在于地幔中部的有力證據(jù)，并由此找到了一種新的火山形成方式。
史密森學(xué)會(huì)全球火山研究項(xiàng)目的火山學(xué)家Janine Krippner贊揚(yáng)了該團(tuán)隊(duì)采用多種方法展開研究，她說，這項(xiàng)研究是“一個(gè)成功的地質(zhì)探測(cè)”。
馬里蘭大學(xué)的同位素地球化學(xué)家Val Finlayson說，這項(xiàng)研究是“對(duì)百慕大群島起源的一次相當(dāng)徹底的探索”。常規(guī)的地幔柱或許能解釋這種情況，因?yàn)樯顚拥蒯Ｖ谏仙^程中會(huì)吞噬回收的地質(zhì)構(gòu)造物質(zhì)，進(jìn)而創(chuàng)造出該團(tuán)隊(duì)所看到的一些地球化學(xué)特征。不過，她表示，該團(tuán)隊(duì)“全面、多維的方法”使其新理論更具說服力。
盡管該研究團(tuán)隊(duì)對(duì)其理論很有信心，但他們也不是很確定：“說到底，這只是對(duì)百慕大形成原因的一種解釋，” Gazel說，還需要進(jìn)一步的工作來證實(shí)這一點(diǎn)。
赫爾大學(xué)的火山學(xué)家Rebecca Williams補(bǔ)充說，研究者之所以能構(gòu)建這個(gè)非凡的理論，完全要?dú)w功于20世紀(jì)70年代采集的這個(gè)巖芯樣本，當(dāng)時(shí)還沒有揭示火山秘密所需的科學(xué)知識(shí)。
“誰知道未來我們的巖石樣本中會(huì)獲得什么發(fā)現(xiàn)呢？”她說。
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