揭秘超级火山成因,读石测水【正规棋牌游戏平

2019-11-09 16:33栏目:数理科学
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浙江大学研究人员通过测定单斜辉石的水含量,掌握了高质可信的水含量数据,证实水与温度、压力和岩石性质是超级火山形成的4大必备因素,为预测超级火山形成提供科学依据。相关论文日前发表于《自然通讯》杂志。 超级火山是最为暴烈的地球运动,一次喷发量至少在1000立方千米,相当于1000座小火山同时喷发,并可持续100万年以上。 要预测超级火山,首先要摸清超级火山的形成机制,探究短时间内巨量岩浆产生的原因。在科学界认为影响岩浆产生的温度、压力、岩石成分和水4大因素中,前3种已有可靠测定办法,但水最难捉摸,操作难度大、误差大。 为寻找科学可靠的测定方法,浙大地球科学学院夏群科教授课题组采集了我国西南部峨眉山大火成岩省的玄武岩样品。大火成岩省是历次超级火山喷发的遗迹,玄武岩则由岩浆喷出地表经分凝冷却形成。 “玄武岩样品,乍一看是一块深灰色致密的石头,仔细分辨,上面镶嵌着一些发白的亮晶晶的颗粒,这就是单斜辉石。”夏群科说,课题组找到一种方法,准确测量单斜辉石含水量,证实超级火山岩浆含水量比普通岩浆高几十倍甚至上百倍。进一步研究发现,这些水是地球板块运动过程中,由大洋板块俯冲插入地幔而带入。 这一结论使得超级火山预测为可能。研究人员表示,可以由此推断,超级火山必然产生于曾经或正发生板块俯冲的地域,而只有温度、压力、岩石性质与水4个条件都具备,超级火山才能形成。 据介绍,课题组下一步将与欧洲多国及日本的科学家合作,研究考察世界不同区域的大火成岩省,进一步检验与完善这项成果。同时,这项研究也将帮助人们更好勘探矿产资源。“超级火山能带来丰富的矿产资源,像著名的攀枝花铁矿,就位于峨眉山大火成岩省区域。”夏群科说。

  著名期刊《自然通讯》日前刊发浙江大学地球科学学院夏群科教授团队的一项研究,全面界定与分析了超级火山形成的原因与机制,其中的关键是掌握了高质量、可信的岩浆水含量数据。

  夏群科说,超级火山不仅引发地球巨变,也带来了丰富的矿产资源。大火成岩省是超级火山喷发的遗迹,分布于世界不同区域,包括喷出的大规模溢流玄武岩和岩浆供体大型放射状岩墙群。它们在很大程度上与地幔柱活动有关,是地幔柱岩浆活动的直接产物。大火成岩省都是矿产资源丰富之地,著名的攀枝花铁矿就位于峨眉山大火成岩省区域。“对于大火成岩省形成机制的研究,将帮助人类更好地发现新的矿产资源。”他说。

  超级火山是最为暴烈的地球运动,一次喷发至少1000立方公里,规模相当于1000座小火山同时喷发,并且可持续100万年以上。

  若要预测超级火山,首先要摸清超级火山的形成机制:短时间内,巨量的岩浆是怎么产生的?目前,科学界公认影响岩浆的产生取决于四大因素:温度、压力、岩石成分和水。前3种因素,科学界已有可靠的办法来测定。唯独水的因素最难捉摸,之前的方法,操作难度大、误差大。

  “许多科学家提出水对岩浆的形成至关重要,如果我们没法测定水的含量,就没法进一步评估和模拟水的影响。”夏群科说。

  夏群科课题组采集一些来自我国西南部峨眉山大火成岩省的玄武岩样品。安静的实验室里,博士后刘佳用镊子取出一片薄薄的玄武岩切片,放进红外光谱仪中。这片样品,是大约2.5亿年前一次巨量岩浆喷发之后的产物,深灰色的切面上,分布着一些边缘模糊的白色小点。正是这些不起眼的小点,藏着超级火山的成因“密码”。

  玄武岩是由地幔深处的物质熔融后形成的岩浆,喷出地表经过分凝、冷却而来。玄武岩样品上面镶嵌的发白的亮晶晶的颗粒,便是单斜辉石。夏群科说,岩浆在冷却过程中,一些原子会排列成有序的晶格,形成矿物。在这一过程中,水以OH羟基的形式进入矿物晶格。

  课题组找到一种方法,通过测定单斜辉石中的水含量,准确反演出原始岩浆的水含量。“我们发现,超级火山的岩浆含水量,要比普通火山的含水量高出几十甚至上百倍。”夏群科说。大量的水从何而来?科学家进一步研究发现:这是在地球板块运动过程中,大洋板块俯冲插入地幔而带入的水。“巨量岩浆中的水,来源于俯冲板块历经脱水后进入地幔的残余板块携带的流体。”

  有了高质量、可信的水含量的数据,科学家终于可以全面地界定与分析超级火山形成的原因与机制。“普通火山和超级火山不同,普通火山只要4个因素中的一个或几个起作用就能产生,而超级火山必须4个因素同时具备。”夏群科说,这使得超级火山的预测成为可能。“我们知道,超级火山的岩浆需要大量的水,这些水是由板块俯冲从地表带入地幔的。我们可以由此推断,超级火山必然产生于曾经或者正在发生板块俯冲的地方或者附近。”

《浙江日报》2018年1月23日

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