科學家從地球深層地幔中找到火山形成的新方式


在百慕達粉紅沙灘和綠松石潮汐的深處,科學家發現了第一個直接證據,表明來自地幔過渡帶(mantle's transition zone)深處的物質,可以滲出到地表形成火山。

科學家早就知道,火山是在構造板塊之間(在地函頂部移動)聚合時形成的,或者是由地幔柱(mantle plumes)從地核-地函邊界升起,在地殼上形成所謂熱點(hotspots)而形成的。但是,對於地質學家來說,從地殼下四百四十至六百六十公里的地幔過渡帶釋放出的物質能够導致火山形成的證據是新的發現。

我們找到了形成火山的新方式。這是第一次從地球地函深處的過渡帶發現火山可以這種方式形成的明確跡象,原本預期火山是由地函柱形成的-從更深的地函上湧-就像夏威夷島一樣,但三千萬年前,地幔過渡區的擾動導致岩漿物質上升到地表,形成大西洋下現在的休眠火山,然後形成百慕達群島。

利用1972年鑽取的七百米以上岩心樣品,德國科學家評估了同位素、微量元素、含水量證據和其他揮發性物質的橫截面,以提供百慕達的地質和火山歷史資料。

從岩心樣品中,檢測到過渡帶的地球化學特徵,其中包括與隱沒帶(subduction zone)相比,晶體中包裹的水量更多。隱沒帶的水可以再循環回到地球表面。過渡帶內有足夠的水可形成至少三個海洋,也有助於岩石在過渡帶熔融。

研究提供了過渡帶與地球表面火山之間的新聯繫。我們可以證明地球的過渡帶是一個極端的化學儲層。我們現在才開始認識到它在全球地球動力學甚至火山活動方面的重要性。下一步是檢查更多的地點,以釐清板塊內火山作用之間的差異,並確認地幔過渡帶在地球演化中的角色。

【圖:互聯網;文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁】 研究全文刊登在已經出版的《自然》期刊

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