美国黄石超级火山“引擎”找到了揭秘地下拉扯机制

美国黄石超级火山“引擎”找到了揭秘地下拉扯机制。黄石国家公园地下隐藏着地球上最大的超级火山，一旦爆发，其喷发的火山灰足以覆盖半个美国，并对全球气候产生重大影响。然而，这座超级火山的形成机制一直困扰着科学家。

最近，中国科学院地质与地球物理研究所研究员刘丽军和博士后曹泽斌联合中外合作者，利用高精度“真实地球模型”，揭示了黄石火山喷发的新机制。研究表明，数百万年来地球岩石圈与软流层持续相互作用，驱动了黄石火山的喷发。这一发现颠覆了传统认知，认为岩浆房的能量来源和空间问题无法解释黄石火山的形成。
过去几十年，主流科学界认为超级火山的动力来源于地壳内的岩浆房。然而，这种模型存在两个主要问题：一是能量来源，二是岩浆房的空间问题。近年来的高精度地球物理成像研究证实，黄石火山下并不存在纯液态岩浆房，而是由来自地幔软流圈的液态岩浆与上覆岩石圈坚硬岩石形成的混合体，黏度极高。
刘丽军的研究团队开发了“真实地球模型”，将海量观测数据纳入模型中，逐步逼近真实地球。从2012年到2022年，刘丽军带领团队不断打磨北美大陆模型，将板块俯冲、大陆漂移等大尺度地质过程摸得一清二楚。曹泽斌作为刘丽军的学生，从地震波各向异性研究转向地球动力学，经过艰苦学习，最终在导师指导下，构建了黄石火山的高精度三维动态模型。
通过长时间的计算和优化，他们发现北美大陆岩石圈板块自东向西运动，而东部深处的古老法拉龙板块下沉，形成了强劲的“地幔风” 。这一机制导致软流圈物质在黄石火山下方减压熔融，产生大量幔源岩浆。同时，构造力“撕裂”了该处的岩石圈，形成了一条倾斜向上的虹吸通道，岩浆沿着这条通道上涌，最终形成了黄石火山下方的岩浆系统。
这一发现不仅适用于黄石火山，还广泛适用于其他活跃火山，如镜泊湖火山、多巴火山等，为理解火山动力过程和预测火山活动提供了新的视角。审稿人评价称，这项研究首次实现了地球物理、地质信息和地球动力学数值模型的优雅结合，对于评估火山灾害风险具有重要意义。
刘丽军表示，黄石火山研究的成功离不开跨学科合作。未来，他们的目标是构建“全地球系统模型” ，实现从地核到地表、从固体地球到海洋-气候的多圈层耦合，像预报天气一样推演地球发展走向。研究团队正在开展青藏高原、东北火山等研究，希望借此预测地质灾害，指导深部找矿，服务矿产勘探和国家资源安全。

美国黄石超级火山“引擎”找到了 揭秘地下拉扯机制

美国黄石超级火山“引擎”找到了揭秘地下拉扯机制