询问任何一位地质学家关于黄石公园下方岩浆储层的问题,他们都会告诉你它确实存在。但具体位置在哪里,解释起来就困难多了。
然而,发表在《自然》杂志上的一篇新论文表明,一个研究团队最终找到了黄石公园岩浆储层上边界的精确位置。研究通过定位岩浆房的顶部并描述其内容,揭示了关于黄石火山未来活动的重要线索,表明该火山系统在短期内不太可能喷发。
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揭示黄石岩浆储层
尽管黄石公园下方存在岩浆储层已得到证实,但其位置和内容却不太清楚。这是因为研究人员长期以来一直在努力查明岩浆房上部的“精确”位置和“确切”内容,这对于预测火山的未来活动具有重要意义。
为了首次精确绘制岩浆房顶部,这篇新论文的作者向黄石公园地表下发送了人工地震振动。然后,他们使用一个便携式地震检波器网络来绘制地表下。
由此产生的地震反射图像显示,岩浆储层的上边界位于黄石公园地表下方约3.8公里(约12,500英尺)处,并且其中充满了固态和熔融岩石以及气体(后者从岩浆中析出或释放)的混合物。
“3.8公里的深度很重要,”论文作者、犹他大学地质学家、美国地质调查局黄石火山观测站首席地震学家杰米·法雷尔在一次新闻发布会上说。事实上,这个深度告诉地质学家关于火山未来威胁的信息。“我们知道压力会是多少,以及气泡将如何从岩浆中冒出来,”法雷尔在发布会上说。
虽然析出气体的气泡是爆炸性喷发的重要因素,但它们今天并未在黄石公园积聚。“导致这些喷发如此具有破坏性的一个因素是,如果气体被困住,它们就会变得非常具有爆炸性,”法雷尔在发布会上说。但是黄石火山下方的大部分气体并未被困住,而是通过黄石公园地表的地热特征逸出。
“当岩浆从更深的地壳上升时,二氧化碳和水等挥发性物质会从熔体中析出。由于它们的浮力,它们倾向于聚集在岩浆房的顶部,”论文作者、犹他大学地质学家范-奇·林在发布会上说。“但如果有通道,它们就可以逸出到地表。”
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震动火山
为了追踪黄石公园的岩浆房,过去的研究曾求助于犹他大学的永久地震台站阵列,该阵列监测黄石公园的地震活动。地震发生后从这些地震台站获得的读数曾帮助科学家们绘制黄石公园岩浆房的地图,尽管有些模糊,导致岩浆房的精确边界仍不为人知。
因此,论文作者们查阅了散布在黄石公园道路周围的650个便携式地震检波器的读数,这些读数更清晰地揭示了其地震活动。然后,他们自己诱发地震活动,使用一台震动车在黄石公园地下110个不同的位置发送人工振动。
“从某种意义上说,我们正在制造自己的地震,并且我们将所有数据记录在地震仪上,”法雷尔在发布会上说。“而且由于我们部署了这么多地震仪,我们可以获得更高分辨率的地下图像。”
根据读数生成地震反射图像,论文作者们确定了岩浆房的顶部和内容物。他们发现,岩浆储层上部约86%由固体岩石组成,约14%由孔隙空间组成,其中含有熔融岩石、液体和气体。
“这有助于我们更多地了解为黄石公园提供动力的热机以及熔融物的分布情况。这可能对我们如何看待火山灾害产生影响,”黄石火山观测站的负责人科学家迈克·波兰在发布会上说。“黄石公园在许多方面都是一个实验室火山,我们在黄石公园学到的东西可以用来更好地了解世界其他地区更活跃但更难研究的火山。”
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自然。《黄石岩浆系统富含挥发物的尖锐盖层》















