超级火山成因研究取得新进展

超级火山指能够造成超大规模喷发的火山，其对生态环境、全球气候以及人类社会都具有深远影响，因此弄清其形成机理对火山灾害监测预警十分关键。我国科研人员首次较为完整地刻画了超级火山从岩浆生成到汇聚的动力学过程，为认识火山演化机制、判断火山活跃程度和防范火山灾害带来了新的地球动力学视角。这项成果已于4月10日在国际学术期刊《科学》在线刊发。

图为黄石超级火山下方岩浆系统示意图。（受访者供图）

岩石圈位于地球最外部，是坚硬的圈层结构；其下的地幔温度更高、黏度更低，在漫长地质时期内能够缓慢流动，这一区域被称作软流圈。近年来的研究显示，超级火山岩浆主要来自发生部分熔融的软流圈物质，但其岩浆生成与运移背后的根本驱动过程一直没有被彻底解释，这也成为当前超级火山研究中的关键难题。

中国科学院地质与地球物理研究所研究团队以典型超级火山——位于北美西部的黄石火山为对象，针对当地岩石圈及对流地幔开展高精度模拟，计算相关动力学演化，并据此建立了较为完整的北美西部固体地球系统模型。

图为黄石超级火山岩浆系统成因示意图。（受访者供图）

所谓地幔风，是指地球深部物质发生横向流动的现象。科研人员借助模型发现，向东流动的软流圈地幔风在经过黄石火山下方狭长的大陆岩石圈通道时，由于上升热物质与下沉地幔风之间相互牵引，触发了减压熔融，从而形成大量岩浆。与此同时，软流圈提供的向东推力与岩石圈密度结构造成的向西拉力共同作用，使火山下方积聚起区域性的拉张应力，进而将该处岩石圈“撕开”，形成一条斜向上贯穿岩石圈的虹吸通道。岩浆便沿着这条虹吸带如同“拾级而上”般不断上升、迁移并持续演化，最终塑造出火山下方岩浆系统的整体形态。

“超级火山一次喷发释放的固体物质体积可超过1000立方千米，破坏能力极强，弄清其岩浆系统的形成与演变机制，对火山灾害防范至关重要。”中科院地质地球所研究员刘丽军表示，这项研究首次在国际上系统揭示了超级火山下方岩浆系统的形成机制，也为研究和预测国内外其他活跃火山、推进防灾减灾工作提供了新的思路与方法。（记者魏梦佳、吴文诩）