沉没融化的古代构造板块可能为黄石的超级火山提供燃料

黄石长期爆发的火山历史背后的驱动力可能没有人想象的那么深。一项新的研究表明，真正的罪魁祸首是一个俯冲的构造板块，而不是一缕延伸到地球核心的热地幔，它在几亿年前开始在北美洲下沉。

研究人员在12月18日的“ 自然地球科学”杂志上报告说，计算机模拟结果表明，古代Farallon板块破碎残余物的运动可能会以一种为黄石燃烧的方式搅动地幔。研究合着者，伊利诺伊大学香槟分校的地球动力学家Lijun Liu说：“这种合适性非常好。”

位于黄石国家公园下方的巨型超级火山位于怀俄明州，拥有1700万年的历史 - 其中大部分都在移动中。在那段时间里，火山活动的位置从爱达荷州西南部向东北方向移动到现在的位置，最近爆发性地爆发了大约64万年前。这些火山爆发造成了火山口的轨迹，类似于形成夏威夷岛链的热点所形成的火山口。因此，科学家长期以来一直怀疑源自核心 - 地幔边界的深部岩浆，类似于燃烧夏威夷火山的岩浆，是黄石肆虐的源头。

但黄石羽流的性质一直是争论的主题。德克萨斯大学奥斯汀分校的地震学家罗伯特·波利特(Robert Porritt)表示，“通常有羽状物，我们可以将它们追溯到核心 - 地幔边界”，他没有参与新工作。为了“看到”地球的结构，地震学家使用一种称为地震层析成像的技术，该技术使用地震产生的地震波对内部进行地图绘制。特别是地幔的热或液体部分减慢了一些称为剪切波的地震波。地幔羽流的断层图像，例如夏威夷地下的地幔，显示出一个低速区域，一直延伸到地幔和核心之间的边界，距地球表面约2,900公里。这种深羽流​​被认为是为火山活动提供足够热量所必需的。

“但在黄石公园，我们在核心 - 地幔边界处没有那么大的低剪切速度，”波利特说。目前的图像显示，低速物质的区域至少延伸了1000公里 - 但是是否有更深的羽流是不确定的。

该地区在构造上非常复杂。大约2亿年前，西部的一块构造板块，即Farallon板块，开始在北美板块下向东滑动。目前位于太平洋西北海岸的Juan de Fuca板块是Farallon板块的最后残余物之一，继续在美国西部下滑。一些研究人员提出，俯冲胡安德富卡板块的弯曲和融化不是深层地幔羽流，而是黄石火山活动的原因。

刘和他的同事还有另一个想法。2016年，刘发表的研究表明，沉没的古代Farallon板块就像一个深层地幔柱上的盖子，防止羽状物上升到地表(SN Online：2/3/16)。“但我们记住，问题没有解决，”刘说。“黄石的热源仍然缺失。”

研究人员创建了一个复杂的，超级计算机驱动的系列模拟，试图找到与三种已知知识相匹配的最佳方案：当前美国西部地下断层图像; 黄石以及附近盆地和山脉地区的火山历史; 以及大约2000万年前俯冲板块的运动。

黄石的火山活动不仅与当前俯冲的年轻Juan de Fuca板块有关，而且还与其旧版化身的遗留物Farallon Plate有关，仿真表明。那些残余物继续向下滑动，现在位于美国东部之下。这次向下的潜水将热的地幔向东拖着。随着Juan de Fuca板块开始在美国西部地区分裂，热的地幔从裂缝中升起。一些热的地幔在Juan de Fuca板块的顶部向西流回，为盆地和山脉地区的火山活动提供了动力。其中一些向东流动，为黄石的火焰增加了热量。该研究并不排除存在深部岩浆羽流，但它表明这样的羽状物在黄石火山活动中起的作用不大。

波利特说，他对美国中部和东部地区下沉的Farallon板块如此大规模地驱动地幔环流的想法很感兴趣。然而，他说，他不相信作者真正解决了黄石火山活动的更大谜团 - 或者尚未发现的深羽仍然没有发挥重要作用。“这将是一场有趣的辩论，这种争论将会持续数十年。”