尋找地球神秘地幔柱新證據 _地幔

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【尋找地球神秘地幔柱新證據】法國留尼汪島皮頓德拉富內茲火山下可能存在地幔柱
通過釋放地殼內部被壓抑的熱量，地幔柱在地球數十億年的演化過程中發揮了至關重要的作用。
今年秋季，Karin Sigloch航行進入印度洋，探尋她于一年前在此地設下的監測器。這次，她尋找的并不是深海動物，而是更深奧更難以捉摸的東西——地球內部上升的熱巖流。
作為德國慕尼黑大學的一名地球物理學家，Sigloch致力于研究地幔柱。地幔柱的一些特性被認為“供養”了地球上大多數的活火山，能“點燃”史上最大規模的火山爆發。例如，Sigloch正在觀察的現象之一就和6500萬年前印度的一次火山噴發有關，那次火山噴發規模巨大，可能導致恐龍的滅亡。
神秘地幔柱
地幔柱還能解釋夏威夷火山和其他火山形成于地殼板塊中部的原因。此外，通過釋放地殼內部被壓抑的熱量，地幔柱在地球數十億年的演化過程中發揮了至關重要的作用。
地幔柱研究一直是地球物理學的中流砥柱，有關地幔柱的種種猜測最早始于20世紀70年代。圍繞地球內部的熱量和物質會由于某種未知作用被帶回地表的自然現象，科學家已爭論了40年。這是否是由比正常狀態更炙熱的巖石組成的地幔柱的上升作用導致的？利用地震波成像地球內部結構，通過地球化學知識揭示地球深處的自然狀態，以及用氣象學家預測天氣變化的方式構造地幔運動的模型，研究人員已經能捕捉到地幔柱的蛛絲馬跡。但一些批評者仍繼續懷疑地幔柱是否真正存在。
這就是Sigloch和同事——法國留尼汪大學的Guilhem Barruol，花費6周在海洋深處開展作業的原因。在遭遇惡劣天氣、設備故障及偶爾的鯊魚攻擊后，這支由法德專家組成的團隊找到了他們于2012年秋季放置在海洋底部的57個地震儀。通過分析地震儀記錄的地震波，研究人員計劃繪制出留尼汪島地下的巖石分布，以進一步確定地幔柱是否“供養”了該島上主要的火山。
Barruol說：“直到現在，人們總是習慣于在沒有直接觀察的情況下談論地幔柱。我們的實地考察將告訴大家，地幔柱是否存在。”
極為復雜
研究者對夏威夷地幔柱了解越深，便越能感受到其復雜程度。根據經典的地幔柱范式，炎熱的黏性巖石從地底涌到巖石圈，在繼續向上流動并最終成為火山熔巖的一部分之前會在此處停留一段時間，直到形成一層厚度約為100公里的堆積層。不過，地震圖像顯示夏威夷的地底結構與眾不同，巖石圈下方的地幔柱呈膨脹態勢，這是一個出人意料的結果。
美國馬諾阿夏威夷大學地球物理學家Maxim Ballmer認為，巖石化學可以解釋地幔柱膨脹的原因。如果夏威夷地幔柱蘊涵豐富的榴輝巖，它將在涌到地下約400公里處停滯下來，因為榴輝巖的濃度比一般地幔物質大。夏威夷地幔柱將在那里堆積，并水平延展開來。最終，隨著越來越多的熱量從下方涌來，富含榴輝巖的巖石將會像“縮小版”的地幔柱一樣輕快地向上涌去。
研究者還在夏威夷地下發現了其他奇異現象。一個由英國南安普頓大學的Catherine Rychert領導的小組，利用從地幔柱實驗中得到的數據探測地表下方約110至155公里深處的一片暖池。但該研究小組發現，這處暖池并非處于夏威夷群島主島的正下方，而是位于其西方約100公里的區域。Rychert說，可能說明夏威夷地幔柱在抵達地表之后“拐彎”了，這可能是受到了某種影響，在這種影響下，地幔柱轉而朝另一個方向流動。或者地幔柱本身就是在沿著一條傾斜的通道前進。