超级喷发是地球上最强大的火山事件之一。这些大规模喷发释放超过1000立方公里的岩浆、岩石和灰烬，可能会对气候、生态系统和人类社会产生深远影响。由于它们的巨大影响，科学家们正在努力更好地理解这些火山巨头的地下过程。中国科学院地质与地球物理研究所的研究人员现已开发出一套详细的西北美洲三维模型，模拟了当今岩石圈及其下方流动地幔的行为。他们的研究揭示了岩浆在超级火山下形成的新解释。该研究的结果发表在《科学》杂志上。 重新思考超级火山如何储存岩浆多年来，科学家们认为超级火山包含大型、持久的腔室，主要填充着液态岩浆。在这种传统观点中，低密度的岩浆逐渐在地壳内部积累，导致压力增加，直到周围的岩石破裂、坍塌并最终喷发。然而，越来越多的证据表明，活跃的超级火山并没有这些持久的液态储存罐。相反，岩浆似乎分布在被称为“岩浆糊”系统的部分熔融岩石的广泛区域。这些糊状区域可以延伸穿过地球的外壳（岩石圈），形成一种与先前设想截然不同的地下结构。岩石圈是地球的寒冷、刚性外层，包括地壳和最上层地幔。其下是软流圈，这是一个更热且更具延展性的层，随着地质时间缓慢流动。最近的研究表明，供应超级火山的岩浆源自上软流圈（距离岩石圈下方较浅的地幔）。然而，这种材料究竟如何熔化仍然不确定。当熔融岩石上升到岩石圈时，与周围的固态岩石混合，并形成一种高度黏稠的岩浆糊。这些糊状系统比液态岩浆更厚且流动性差，因此很难仅通过简单的浮力解释它们如何能产生超级喷发。与早期模型中提出的集中岩浆腔室不同，这些糊状系统广泛地分布在岩石圈内。 黄石作为自然实验室位于美国西部的黄石火山口是世界上最知名的超级火山之一。在过去的210万年中，它经历了两次超级喷发，使其成为研究巨大火山系统行为的重要场所。此前的研究表明，黄石包含一个大型、持久的岩浆糊系统，延伸穿过岩石圈并朝西南倾斜。研究还表明，类似于传统岩浆腔室概念的较浅液态岩浆体可能仅在喷发之前短暂形成。尽管科学家们对黄石的内部结构有了许多了解，但造成和维持这一系统的深层力量仍然不清楚。 北美下方的“地幔风”借助其新的地球动力学模型，研究人员发现，黄石的岩浆是由浅层软流圈供应的，而不是由一根深地幔气柱上升所致。根据该模型，一股向东移动的“地幔风”将热的软流圈物质运送到黄石。这股地幔风是由法拉隆板的长期俯冲所产生，而该板的残骸仍深埋在北美中部和东部的下方。与大气中的风不同，这股地幔风是地球地幔内热而缓慢流动的岩石的广泛水平移动。当这股浮力物质在大陆下方移动时，它由厚厚的岩石圈向下拉。随之而来的拉伸产生了促进减压熔化的条件，产生了岩浆。这一发现挑战了长期以来认为黄石坐落在从核-地幔边界上升的深地幔气柱之上的观念。 深层力量如何塑造黄石的岩浆系统研究还表明，地幔风帮助决定黄石广泛岩浆系统的形状和演变。东向的地幔流推动黄石东侧厚实的岩石圈根部。同时，西侧的浮力岩石圈产生了相反的力量。这两股竞争力量有效地“撕裂”大陆岩石圈，形成一个在黄石下方向西南倾斜的通道。该通道成为岩浆在岩石圈内上升、移动和演化的高效通道。因此，它在控制黄石岩浆系统的结构和长期发展中发挥了重要作用。模型的结果与从该地区收集的独立地球物理和地球化学观测结果密切匹配。关于超级火山的新见解