岩浆在火山下方描绘出令人意想不到的路线

岩浆在火山下方描绘出令人意想不到的路线当两个巨大的构造板块相撞时，一个板块可以下沉，或俯冲到另一个板块下面，陷入地球的地幔，释放出水和熔体。随着板块的摩擦和融化的物质上升形成岩浆，这些俯冲区是地球上一些最危险的地震和爆炸性火山喷发的原因。然而，人们对岩浆如何在地下形成以及什么控制了火山在上覆板块之上的确切位置仍然知之甚少。现在，2023年2月1日发表在《科学进展》杂志上的一项新研究表明，最终喷发的上升岩浆并不总是采取现有的最短、最直接的路径来到达地表的火山。主要作者斯蒂芬-希克斯博士说，他在帝国理工学院地球科学与工程系进行了这项工作，现在在伦敦大学工作。"在这个备受争议的主题中，科学观点传统上分为两个部落。一些人认为俯冲板块主要控制着火山的位置，而一些人认为上覆板块发挥着最大的作用。但是在我们的研究中，我们表明，这两种驱动力在数亿年中的相互作用是控制今天火山爆发发生地点的关键。"压力之下俯冲的大洋板块作为巨大的储水池，将水输送到地球深处。这些液体通过板块诞生时形成的裂缝和断层进入板块，后来它在地球深海海沟下弯曲。水被锁定在裂缝中，并与板块内的矿物结合。俯冲板块在下降到10至100公里深时，受到高压和高温的影响。这些极端的条件导致锁定的水和其他挥发性元素被驱离。这些流体融化了上面温暖的地幔，是岩浆的关键成分，最终在地球海洋边缘的火山弧周围喷发，如太平洋火环。然而，流体和熔体在地球深处，从俯冲板块到火山弧的路径，不能直接看到，也不容易从喷发的东西中推断出来。为了开展这项研究，研究人员利用地震数据来绘制地震吸收的三维图，类似于CT扫描绘制我们身体内部结构的方式。当来自地震的地震能量穿过不同的材料时，地震波要么减慢要么加快。伴随着这些速度变化，波的能量也会消散。热的和熔化的岩石特别具有衰减性：当地震波穿过它时，它将能量带走。该研究小组通过使用海底地震仪建立一个准确的地下三维图，收集了来自东加勒比海一个俯冲带的地震数据，该俯冲带导致了小安的列斯群岛的火山岛的形成。地震数据绘制地震吸收图研究人员利用地震数据绘制地震吸收的三维图，类似于CT扫描绘制我们的身体。不寻常的是，该研究发现，深度最强的地震衰减区从火山下面向侧面偏移。这些图像使作者得出结论，一旦水从俯冲板块中被排出，它就会被进一步向下携带，导致火山前沿后面的地幔融化。然后熔体在覆盖板块的底部汇集，然后可能被运回火山弧（火山弧为链状的火山群，形成于隐没板块之上。）。研究报告的共同作者，也是帝国理工学院地球科学和工程系的SaskiaGoes教授说。"我们对流体和熔体途径的了解，传统上一直集中在太平洋周围的俯冲区。我们决定转而研究大西洋的俯冲，因为那里的大洋板块形成得更慢，伴随着更多的断层，而且它的俯冲速度比太平洋地区更慢。我们认为这些更极端的条件会使流体和熔体的路径更容易用地震波成像。"科研人员的发现为我们提供了关于火山爆发背后过程的重要线索，并可以帮助我们更好地了解火山下面的岩浆库在哪里形成和补充。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343505.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343505.htm

地质学家揭示断层在大海啸中的隐藏作用

地质学家揭示断层在大海啸中的隐藏作用杰西卡-德波利斯（左二）和研究小组对阿拉斯加蒙塔古岛的沉积岩芯样本进行了研究和比较，发现有证据表明，在过去的八次地震中，有四次地震都包含了附属于俯冲带的飞溅断层的二次滑动，从而引发了额外的海啸。资料来源：彼得-海斯勒世界各地的俯冲带是一块构造板块在另一块构造板块下移动的区域，会产生最大的地震--8.0级以上的地震--引发海啸并改变其后的生态系统。DePaolis与自然灾害学助理教授TinaDura以及美国地质调查局（USGS）的同事一起发现，有证据表明，与俯冲带相连的地壳断层--平展断层--可能会在俯冲带地震期间发生移动，并比以前认识到的更经常地造成当地海岸破坏和生态变化。DePaolis说，这种倾斜断层在水下的移动会引发海啸，海啸可能在30分钟或更短时间内到达最近的海岸。这项研究发表在今天（5月20日）出版的《地球物理研究杂志》上：这项研究将影响对全球俯冲带危险的认识。与厄瓜多尔、卡斯卡迪亚、智利和日本接壤的俯冲带也存在平展断层，这表明它们也可能对这些地方的海啸造成危害。当构造板块在俯冲带移动时，会发生在海面下数英里处。由于喷溅断层与这些区域相连，因此研究它们的位置是一项挑战。幸运的是，在阿拉斯加威廉王子湾的蒙塔古岛，地质学上已经记录了这些位移的次生效应或地表效应，使其成为目前唯一一个位于平展断层之上的陆块，在其土壤中表现出这种效应。通常情况下，俯冲带地震造成的陆地从其下方移动的构造板块中抬升（称为隆起）可达1至3米。对于受到1964年里氏9.2级地震影响的大多数陆上地点来说，情况就是如此。然而，在蒙塔古岛上，平展断层造成了11米的隆起，并引发了沿海泻湖的排水，有效地将其生态系统从海洋泻湖改变为淡水沼泽。DePaolis说："这座岛屿被夹在这些断层的中间，所以每当这些断层破裂时，它实际上就会记录下隆起。它有这种夸张的隆起，这在俯冲带地震中并不常见。"团队研究了蒙塔古岛飞溅断层断裂的影响。通过分析42个沉积物岩心，他们发现了1964年地震以及由倾斜断层造成的二次移动的地层证据。他们注意到，从地震前的泻湖淤泥到地震后的生根土壤，存在着明显的沉积变化。全球变化中心和弗拉林生命科学研究所的附属教员Dura说："肯定有一些岛屿会随着俯冲带地震而隆起，但它们不一定有断层穿过，造成这种夸张的隆起，所以这是一个非常独特的地方。"研究人员一直认为，可能会出现断层的二次移动。但直到现在，这种想法还只是理论上的，因为这是第一个记录地层证据的已知陆块。硅藻是一种保存在沉积物中的硅质微藻，通过显微镜放大，硅藻有助于研究人员确定岩芯样本的盐度水平。图片来源：JessicaDePaolis研究小组成员还利用硅藻（一种保存在沉积物中、对盐度变化敏感的硅质微藻）来重建1964年地震后发生的古环境变化。他们发现，高盐度的海洋泻湖环境明显从潮汐覆盖范围之外转移，这表明海岸正在隆起。研究小组将1964年地震岩芯样本的发现与更深的沿海地层样本进行了比较，发现了沉积物和硅藻证据，证明该断层还发生过三次断裂。这些证据与该地区最近八次有记录的俯冲带地震中的四次相关。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1431634.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1431634.htm

汞污染与大规模灭绝：地质学家追溯地球火山历史的有毒遗产

汞污染与大规模灭绝：地质学家追溯地球火山历史的有毒遗产来自Schandelah-1和其他地方的严重畸形和畸胎孢子的例子（右上：丹麦Stenlille岩心；左下：丹麦Stenlille岩心；右上：丹麦Stenlille岩心）：丹麦Stenlille核心；左下：德国南部Pechgraben；右下：丹麦Stenlille核心德国南部Pechgraben；右下：Prees-2岩心，英国）。蕨类植物孢子（孢子大小为40-60微米）。资料来源：SofieLindström（格陵兰和丹麦地质调查局，GEUS，Stenlille）和BasvandeSchootbrugge。汞污染造成的持续环境压力一个由来自荷兰、中国、丹麦、英国和捷克共和国的科学家组成的国际研究小组分析了德国北部的沉积物，这些沉积物跨越了三叠纪最上层到侏罗纪下层时期。他们发现了大量畸形的蕨类植物孢子，这表明在2.01亿年前的蕨类植物中存在严重的压力。这些发现表明，与汞污染有关的长期环境压力是大灭绝事件后的一个重要因素。该研究的第一作者、乌得勒支大学的博士生雷姆科-博斯（RemcoBos）说："在一个沿海泻湖的沉积物样本中看到大量不同类型的畸形蕨类孢子，时间可以追溯到2.01亿年前，这确实令人吃惊。这意味着当时一定有非常多的蕨类植物受到了压力"。德国南部佩奇格拉本的马通蕨化石。图片来源：HanvanKonijnenburg-vanCittert蕨类植物在灭绝后恢复中的作用研究表明，蕨类植物取代了广大地区的树木，以应对极端的环境变化，如热应力和季风雨的增加。尽管森林被大面积砍伐，但蕨类植物仍能茁壮成长并适应环境，表现出对汞的独特耐受力。然而，蕨类植物在灭绝事件发生后长达200万年的时间里反复受到汞污染的压力，影响了它们孢子的发育。2008年夏季，德国北部下萨克森州布伦瑞克附近的Schandelah钻探现场。图片来源：BasvandeSchootbrugge汞和气候多变性的长期影响博斯和他的团队还发现了另外四次汞浓度较高的时期，这些时期与地球轨道的主要变化--长偏心周期相对应。这些时期引发了反复的森林倒退，使先锋蕨类植物得以传播，蕨类植物孢子的畸形表明，除火山作用外，土壤侵蚀和光化学还原等环境因素也在不断造成汞扩散。这些研究结果表明，在最初的火山事件发生后，生态扰动期复杂而漫长，持续时间超过一百万年。三叠纪-侏罗纪边界玄武岩洪水喷发示意图。岩浆侵入页岩、煤层和富含有机质的沉积物，释放出大量二氧化碳和其他污染物，包括汞。中间：正常和畸形孢子的例子。右图：该蕨类化石来自德国南部（Pechgraben）的一个采石场，产于侏罗纪早期。据了解，这个地方也有畸形的蕨类孢子。这些小蕨类植物在大灭绝事件发生后很常见。这些蕨类植物孢子来自Schandelah-1号岩心。图片来源：蕨类植物化石（10x10厘米），作者HanvanKonijnenburg-vanCittert；蕨类植物孢子（孢子大小为40-60微米），作者RemcoBos。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1430632.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1430632.htm

地质学家意外发现失落的巨型板块遗迹

地质学家意外发现失落的巨型板块遗迹一位地质学家成功地重建了一个以前不为人知的构造板块，它被命名为"蓬图斯"（Pontus），面积曾约为太平洋的四分之一。这一发现是在日本、婆罗洲和菲律宾等多个地区进行实地考察后得出的。图片来源：苏珊娜-范-德-拉格马特（SuzannavandeLagemaat）/乌特勒支大学范-德-拉格马特通过实地研究和对日本、婆罗洲、菲律宾、新几内亚和新西兰山脉带的详细调查，重建了消失的板块。令她惊讶的是，她发现婆罗洲北部的大洋残余一定属于长期以来被怀疑的板块，科学家将其命名为庞图斯板块。现在，她已经重建了整个板块的全貌。菲律宾位于不同板块系统的复杂交界处。该地区几乎完全由大洋地壳组成，但有些地块高出海平面，并呈现出不同年代的岩石。构造板块构成了地球坚硬的外壳，了解构造板块的运动对于了解地球的地质历史至关重要。这些板块的运动强烈影响着地球古地理和气候的长期变化，甚至影响着稀有金属的发现。但是，地质历史上的大洋板块已经通过俯冲作用消失在地幔中。它们只留下了隐藏在山脉带中的岩石碎片。VandeLagemaat研究了地球上最复杂的板块构造区域：菲律宾周边地区。苏珊娜-范-德-拉格马特（SuzannavandeLagemaat）重建的蓬图斯大洋板块：1.2亿年前它在古太平洋的位置，以及现在的遗迹。早先的一项研究表明，古太平洋西部一定有一个大型俯冲带，它将东部已知的太平洋板块与西部假定的蓬图斯板块分隔开来。VandeLagemaat的研究现已独立证明了这一假设。图片来源：乌得勒支大学SuzannavandeLagemaatVandeLagemaat首先利用地质数据重建了日本和新西兰之间地区的板块运动。这揭示了目前西太平洋地区消失的板块面积有多大。"我们还在婆罗洲北部进行了实地考察，并在那里发现了最重要的拼图。我们以为我们面对的是我们已经知道的消失板块的遗迹。但我们在磁性实验室对这些岩石的研究表明，我们的发现最初来自更遥远的北方，必须是另一个以前未知板块的遗迹。但重要的发现还在后面。"范-德-拉格马特的博士生导师杜韦-范-欣斯伯根（DouwevanHinsbergen）解释说："11年前，我们认为蓬图斯的遗迹可能位于日本北部，但后来我们驳斥了这一理论。直到苏珊娜系统地重建了从日本经新几内亚到新西兰的'火环'山脉带的一半之后，拟议中的蓬图斯板块才显现出来，其中就包括我们在婆罗洲研究的岩石。"蓬图斯板块的遗迹不仅位于婆罗洲北部，还位于菲律宾西部的巴拉望岛和中国南海。范-德-拉格马特的研究还表明，从日本南部一直延伸到新西兰的是一个单一连贯的板块构造系统，它至少存在了1.5亿年。这也是该领域的一项新发现。之前之所以能够预测到蓬图斯的存在，是因为俯冲板块在"沉入"地幔时会留下痕迹：地幔中温度或成分异常的区域。当地震仪接收到地震信号时，就能观察到这些异常。地震通过地球内部发出地震波，当地震波穿过异常点（如旧板块的碎片）时，异常点就会对地震信号产生干扰。地质学家可以通过这些干扰追踪到地幔中存在的现象，如构造板块的碎片。这使他们能够看到3亿年前的历史；较老的板块碎片已经"溶解"在地幔和地核之间的边界上。11年前的研究表明，一条大型俯冲带一定穿过了古太平洋西部，它将东部已知的太平洋板块与西部假定的蓬图斯板块分隔开来。VandeLagemaat的研究现已独立证明了这一假设。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388911.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388911.htm

地质过程相当活跃 冰岛火山爆发可能持续几十年

地质过程相当活跃冰岛火山爆发可能持续几十年2024年Sundhnúkur火山喷发-主火山锥。资料来源：L.Krmíček"这项研究利用当地地震信息和喷发岩浆的地球化学数据，揭示了冰岛近期火山喷发背后的地质过程。"乌普萨拉大学岩石学教授瓦伦丁-特罗尔（ValentinTroll）说："将这些火山爆发与历史事件进行比较，可以有力地证明，冰岛必须做好准备，让火山爆发持续一段时间，甚至可能持续数年到数十年。"2023年夏季的Litli-Hrútur火山喷发。资料来源：V.R.Troll这项研究考察了2021年开始在斯瓦森吉-法格拉达尔斯菲亚尔-克雷苏维克地区发生的火山爆发，注意到火山爆发对当地社区造成的重大影响，包括整个格林达维克镇的居民撤离。一个国际科学家小组利用地震数据以及对熔岩和块屑样本的地球化学分析。他们发现了这些火山爆发背后地质过程的重要细节。历史上，冰岛每三到五年就会发生一次火山爆发。然而，最近的火山爆发表明雷克雅未克半岛的火山活动期可能会延长。自2021年以来，已经发生了七次裂缝喷发。2024年松努库尔火山爆发--熔岩细节。资料来源：L.Krmíček研究小组成员包括来自瑞典乌普萨拉大学、冰岛大学、捷克科学院、捷克布尔诺理工大学、美国俄勒冈大学和美国加州大学圣地亚哥分校的科学家，他们的研究成果发表在今天（6月26日）出版的《TerraNova》杂志上。风险评估和基础设施问题特罗尔继续说："根据之前的喷发行为，这种模式很可能会持续到未来，给当地居民和重要的基础设施，如凯夫拉维克机场、几座地热发电厂、蓝湖旅游温泉以及凯夫拉维克、格林达维克和大雷克雅未克等人口中心带来相当大的风险。"乌普萨拉大学岩石学教授ValentinTroll。资料来源：MikaelWallerstedt这项研究的一个重要发现是半岛地下岩浆管道系统的相互关联性。地球化学和地震数据表明，喷发的岩浆来自法格拉尔斯菲亚尔地下约9-12千米深处的一个共享岩浆库，而不是单独的岩浆源或一个更大的半岛范围的岩浆库。正因为如此，研究人员认为在未来几年到几十年内，火山喷发将呈反复模式。"我们的研究结果为预测和管理雷克雅未克半岛未来的火山活动提供了宝贵的信息。"乌普萨拉大学研究员、该研究的共同作者弗朗西斯-迪根（FrancesDeegan）说："我们希望强调做好准备的必要性。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1436201.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1436201.htm

躲避火山灾难：研究人员监测"泡沫状"岩浆气体的喷发信号

躲避火山灾难：研究人员监测"泡沫状"岩浆气体的喷发信号具体来说，氩-40和氦-3的比例变化可以表明岩浆的泡沫程度，这预示着不同类型的喷发风险。了解哪些气体的比例表明某种类型的岩浆活动是一个很大的进步。接下来，研究人员希望通过开发能够提供现场实时测量的便携式设备，构建一个全天候的火山活动监测和预警系统。由于其地热活跃的位置，群马县草津镇（在这张图片的背景中）是日本最受欢迎的温泉（温泉）目的地之一。然而，酸性和充满活力的绿松石火山口湖绝对不适合游泳。一想到要站在火山上，你是兴奋得发抖，还是害怕？对于许多人来说，生活在火山的阴影下是日常生活的一部分。日本有111座活火山，每年平均有15次火山"事件"，包括火山喷发。然而，这些事件对于当地人而言并不是什么令人兴奋的事情，它可能是致命的，也是众所周知的难以预测。御岳山是日本第二高的火山，也是一个著名的旅游景点，在2014年意外地爆发，不幸地造成58人死亡，5人失踪。虽然地震活动通常是一个早期预警信号，但一些爆发（包括御岳山的爆发）可能在没有明确地震信号的情况下发生。因此，减灾人员如日本气象局希望受益于其他可靠的方式，以预示居民下一次潜在的灾难。火山口是地球表面（地壳）的洞和裂缝，它释放气体和蒸汽，经常出现在火山周围。喷出的气体是由混合的化学物质组成的。它的成分可以让我们了解在地壳下面的地幔中发生了什么，岩浆（熔岩）在那里形成并向上推进，最终以熔岩的形式爆发出来。研究人员已经知道，某些气体的同位素（来自某种元素的原子，具有相同的化学性质，但质量不同）的比例可以表明隐藏的岩浆活动。"我们知道，当岩浆活动增加时，氦的同位素比率偶尔会从一个低值（类似于在地壳中发现的氦）变为一个高值，就像在地幔中发现的氦。这是基于对加那利群岛（位于非洲西北海岸的大西洋中）埃尔埃罗岛冷泉气体的氦同位素比率的观察，那里在2011年发生了一次喷发，"来自先进科学和技术研究中心的住野宏一教授解释说。"但是我们不知道为什么在岩浆动荡期间有更多的地幔衍生的氦气。"HirochikaSumino（深绿色外套）、TomoyaObase（蓝色外套）和HiroshiShinohara（橙色外套）在日本富山县的TateyamaJigokudani（"地狱谷"）地热区收集气体样本。由于有毒气体和热蒸汽，从烟孔收集气体样本是很危险的，因此需要戴防毒面具、护目镜、头盔和手套。但是Sumino说，这项研究的结果表明，从样本中获得的洞察力是非常值得挑战的。为了获得进一步的了解，Sumino和研究小组决定监测活跃的Kusatsu-Shirane火山周围的六个熔岩的气体，该火山位于群马县东京西北部约150公里（90英里）处。该团队在2014年至2021年的7年间，每隔几个月收集一次样本。采集后，他们将样本带回实验室，使用称为惰性气体质谱仪的最先进设备进行分析。这使他们能够精确地测量同位素组成，包括超微量（微小但重要）同位素的组成，如氦-3，与地壳或空气相比，氦-3在地幔中通常更丰富。"我们成功地检测到岩浆衍生的氩-40/氦-3比例的变化，与岩浆动荡有关。使用计算机模型，我们发现该比率反映了地下岩浆发泡的程度，使火山气体的气泡从液态岩浆中分离出来，"Sumino解释说。"岩浆发泡的程度控制着有多少岩浆气体被提供给火山下的热液系统，以及岩浆的浮力如何。前者与岩浆喷发的风险有关，在这种情况下，热液系统中水压的增加会导致喷发的发生。后者将增加岩浆上升的速度，导致岩浆喷发。"草津白根火山地图这张地图显示了研究小组所采样的烟孔的位置。同时还显示了最近在2018年1月发生的、意料之外的、致命的喷发的位置，这次喷发造成1人死亡，11人受伤。"当你把火山与人体相比较时，以观察地震和地壳变形为代表的传统地球物理方法类似于听胸腔和测量体型。在这种情况下，如果没有详细的医疗检查，很难知道是什么健康问题导致胸部的一些噪音或体重的突然增加。另一方面，分析火成气体中元素的化学和同位素组成，就像呼吸或血液测试。这意味着我们正在研究直接来自岩浆的实际材料，以准确了解岩浆的情况。"就目前而言，气体样本必须在野外收集，并带回实验室进行分析，这是一个具有挑战性和耗时的过程。然而，Sumino在改进惰性气体质谱仪方面有经验，并希望开发一种新的工具，使他们能够进行同样的分析，但要实时和在野外进行。"我们希望能够尽快发现岩浆活动的变化，"Sumino说。"现在我们正在开发一种便携式质谱仪，用于现场实时监测来自熔岩气体的惰性气体同位素比率。我们的下一步是用这个新仪器建立一个惰性气体分析协议，使所有的活火山--至少是那些有可能给当地居民带来灾难的活火山--每周七天、每天24小时都受到监测成为现实。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333437.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333437.htm