<p>當(dāng)這些蜿蜒的結(jié)構(gòu)第一次出現(xiàn)在電腦屏幕上時(shí)，約翰&middot;懷爾丁瞠目結(jié)舌。&ldquo;我在辦公室里跳來(lái)跳去。&rdquo;這位來(lái)自加州理工學(xué)院地球物理專業(yè)的研究生說(shuō)。&ldquo;我在想，這是地球的一部分，在這一刻，我是這個(gè)星球上唯一知道這些東西存在的人。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>科學(xué)家們?cè)鴳岩?，在夏威夷下面的某個(gè)地方，石頭中埋藏著一個(gè)秘密&mdash;&mdash;這是影響島鏈著名火山活動(dòng)的主要因素?，F(xiàn)在，在近20萬(wàn)次地震和機(jī)器學(xué)習(xí)程序的幫助下，懷爾丁和他的同事們終于發(fā)現(xiàn)了它。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在周四發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)揭示了一個(gè)以前隱藏的巖漿貯藏庫(kù)，它可能就像上面火山跳動(dòng)的心臟一樣。這一發(fā)現(xiàn)為長(zhǎng)期以來(lái)的謎團(tuán)提供了一個(gè)可能的解決方案&mdash;&mdash;巖漿是如何從地幔深處流向夏威夷表面的?這項(xiàng)工作為科學(xué)家們提供了一個(gè)有價(jià)值的新窗口，以了解地球上一些最反復(fù)無(wú)常、最危險(xiǎn)的火山的行為。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">夏威夷莫納羅亞火山38年來(lái)首次噴發(fā)</span></strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>人們知道夏威夷火山噴發(fā)的淺層巖漿庫(kù)已經(jīng)有一段時(shí)間了。這在一定程度上要?dú)w功于地震波，夏威夷不斷擴(kuò)大的傳感器網(wǎng)絡(luò)密切監(jiān)測(cè)地震波。對(duì)地球來(lái)說(shuō)，這種波就像超聲波;它們?cè)诘叵潞叫羞^(guò)程中速度和軌跡的變化可以告訴科學(xué)家它們穿越的是哪種物質(zhì)，從而為它們的溫度、密度和成分提供線索。</p> <p>&nbsp;</p> <p>但是，為了真正理解是什么驅(qū)動(dòng)了這些火山發(fā)電站，科學(xué)家們需要知道在粘稠的地幔和固體地殼的界面上發(fā)生了什么。這就是這項(xiàng)新研究最終出人意料地揭示的細(xì)節(jié)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>論文中描述的巨大特征是由幾個(gè)被稱為窗臺(tái)的細(xì)長(zhǎng)室組成的。當(dāng)火山噴發(fā)將巖漿從上面的淺層水庫(kù)中抽走時(shí)，這些深處的窗臺(tái)似乎就會(huì)發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)各個(gè)房間在不同時(shí)間開(kāi)始充滿熔融巖石時(shí)，就會(huì)發(fā)出刺耳的地震信號(hào)，有點(diǎn)像&ldquo;血液涌進(jìn)心臟&rdquo;，懷爾丁說(shuō)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>加州理工學(xué)院的地球物理學(xué)家扎卡里&middot;羅斯(Zachary Ross)說(shuō):&ldquo;我們只是看著它，它真的令人震驚。&rdquo;&ldquo;從那以后，它的畫(huà)面就在我腦海中揮之不去。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>夏威夷大學(xué)(University of Hawaii)的火山學(xué)家肯&middot;魯賓(Ken Rubin)沒(méi)有參與這項(xiàng)研究，他說(shuō):&ldquo;這是一項(xiàng)非常優(yōu)雅的研究，也是一個(gè)非常有趣的結(jié)果。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">可疑地震群</span></strong></p> <p><br />和地球上的許多地方一樣，如果沒(méi)有火山活動(dòng)，夏威夷也不會(huì)存在。自古以來(lái)，一個(gè)根深蒂固的過(guò)熱巖石噴泉被稱為地幔柱，一直在燃燒太平洋構(gòu)造板塊的底部。隨著板塊繼續(xù)漂移，一系列史詩(shī)級(jí)的火山浮出水面，形成了夏威夷島鏈。</p> <p>今天，這條火山鏈上有一小群活火山，包括變幻莫測(cè)的莫納羅亞火山和大島上極度活躍的基拉韋厄火山，它們都在本月同時(shí)停止噴發(fā)。</p> <p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1673495904368/1673495904368.png" width="767" height="506" /></p> <p>6月10日，在夏威夷帕霍亞，基拉韋厄火山噴發(fā)的熔巖在普納地?zé)岚l(fā)電廠附近流淌。(L.E. Baskow /美聯(lián)社)</p> <p><br />基拉韋厄西南地區(qū)和地下20英里的持續(xù)地震隆隆聲此前表明，那里可能存在一系列斷層，為巖漿從冥古宙深處流動(dòng)到近地表水庫(kù)創(chuàng)造了通道。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，特殊類(lèi)型的地震暗示了流動(dòng)流體，這表明巖漿一直在該地區(qū)翻騰。但直到最近，這個(gè)地下迷宮的真實(shí)性質(zhì)更多的是基于猜測(cè)，而不是科學(xué)真相。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;這是地幔中的神秘盒子。&rdquo;懷爾丁說(shuō)。&ldquo;我們真的不知道發(fā)生了什么。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>科學(xué)家們需要的是來(lái)自那個(gè)確切地區(qū)的地震持續(xù)激增，足以強(qiáng)烈地照亮那個(gè)陰暗的區(qū)域。2015年，當(dāng)該地區(qū)的轟鳴聲略有回升時(shí)，情況看起來(lái)很有希望。</p> <p>&nbsp;</p> <p>但該團(tuán)隊(duì)的幸運(yùn)突破出現(xiàn)在2018年，在基拉韋厄火山幾乎連續(xù)噴發(fā)了35年之后，火山開(kāi)始了一場(chǎng)大結(jié)局式的噴發(fā)。這一事件在短短三個(gè)月內(nèi)產(chǎn)生了相當(dāng)于32萬(wàn)個(gè)奧運(yùn)會(huì)游泳池大小的熔巖，火山淺層巖漿庫(kù)的快速抽血導(dǎo)致山頂急劇崩塌。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在一個(gè)令人興奮的情節(jié)反轉(zhuǎn)中，地質(zhì)學(xué)家記錄了2019年在位于基拉韋厄西南約25英里的Pāhala鎮(zhèn)下方的深層地震活動(dòng)的驚人峰值。當(dāng)然，科學(xué)家認(rèn)為，這絕不是偶然事件。</p> <p>&nbsp;</p> <p>雖然帕哈拉地震風(fēng)暴是發(fā)掘該島埋藏的巖漿寶藏的一個(gè)機(jī)會(huì)，但僅憑科學(xué)家無(wú)法在這種不和諧的聲音中識(shí)別出許多單獨(dú)的地震，尤其是那些更常見(jiàn)的、可能被更大的爆炸掩蓋的較小地震。</p> <p>&nbsp;</p> <p>來(lái)自加州理工學(xué)院的研究小組不愿錯(cuò)過(guò)地質(zhì)鼓的任何一個(gè)節(jié)拍，他們將地震風(fēng)暴的整個(gè)記錄輸入到一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)程序中&mdash;&mdash;羅斯和他的同事們此前曾使用這種技術(shù)來(lái)識(shí)別加州數(shù)百萬(wàn)次隱藏的地震。該程序很快就學(xué)會(huì)了什么是真正的地震，什么是無(wú)關(guān)的噪聲，然后識(shí)別和描述了數(shù)千次常規(guī)地震信號(hào)檢測(cè)程序及其人類(lèi)分析人員可能會(huì)錯(cuò)過(guò)的地震。</p> <p>&nbsp;</p> <p>從2018年11月到2022年4月，該系統(tǒng)在Pāhala以下記錄了約19.2萬(wàn)次地震。在地圖上繪制這些發(fā)光點(diǎn)時(shí)，研究小組驚訝地發(fā)現(xiàn)了一系列跳動(dòng)的巖漿結(jié)構(gòu)&mdash;&mdash;夏威夷南部跳動(dòng)的火山中心。</p> <p>&nbsp;</p> <p>有些地震來(lái)自28到32英里深的地區(qū):這些長(zhǎng)周期地震通常是由包括巖漿在內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)引起的。大部分地震活動(dòng)來(lái)自22至27英里深的區(qū)域。這些火山構(gòu)造地震&mdash;&mdash;當(dāng)斷層移動(dòng)和火山區(qū)域內(nèi)的巖石破裂時(shí)產(chǎn)生的那種地震&mdash;&mdash;圈定了許多近水平的片狀結(jié)構(gòu)，其中一些長(zhǎng)4英里，寬3英里。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在不同的時(shí)間，科學(xué)家們?cè)诓煌谋∑袡z測(cè)到地震活動(dòng)的激增。研究小組推測(cè)，這些片巖是巖床，是巖漿袋，它們自身的轟鳴追蹤著從地幔柱頂部附近充滿液體的較低區(qū)域沖上來(lái)的熔融巖石。</p> <p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1673496132470/1673496132470.png" width="767" height="511" />&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">為了尋找更深層次的聯(lián)系</span></strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>12月12日，在夏威夷凱盧阿-科納附近的空中，可以看到世界上最大的活火山莫納羅亞。(羅賓&middot;貝克/法新社/蓋蒂圖片社)<br />西華盛頓大學(xué)的火山地震學(xué)家Jackie Caplan-Auerbach沒(méi)有參與這項(xiàng)新研究，他說(shuō)，這張夏威夷循環(huán)系統(tǒng)關(guān)鍵部分的新3D地圖&ldquo;非常特別&rdquo;。她說(shuō)，這&ldquo;太酷了&rdquo;，科學(xué)家們不僅能看到這顆以前隱藏的心臟，還能感知內(nèi)部心室的抽搐。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這顆心臟在技術(shù)上被稱為Pāhala Sill復(fù)合體，它似乎有幾條動(dòng)脈從它那里分支出來(lái)。其中一條主要路徑，以破巖地震為標(biāo)志，似乎直接通向基拉韋厄火山的一個(gè)淺層巖漿庫(kù)。因此，窗臺(tái)綜合體在2019年開(kāi)始不停地打雷也許不是巧合。在2018年的噴發(fā)期間，基拉韋厄火山的大部分淺層巖漿被抽干，造成了壓力下降。作為回應(yīng)，巖漿被吸入窗臺(tái)以平衡壓力。類(lèi)似的事件發(fā)生在基拉韋厄火山2020年短暫的噴發(fā)中。</p> <p>&nbsp;</p> <p>進(jìn)一步的研究可能有助于解決有爭(zhēng)議的問(wèn)題，即基拉韋厄火山和莫納羅亞火山在表面上相對(duì)相鄰，但在很深的地方是否以某種方式聯(lián)系在一起。到目前為止，這一假設(shè)幾乎沒(méi)有具體的證據(jù)，專家們普遍認(rèn)為這兩座火山在很大程度上是相互獨(dú)立的。</p> <p>這項(xiàng)新研究還沒(méi)有推翻這一共識(shí)。它顯示了基巖綜合體的另一條主要?jiǎng)用}，同樣以巖石破碎的地震為標(biāo)志，向莫納羅亞山延伸。但是這次的巖漿流停留在一個(gè)大的水平斷層上，似乎并沒(méi)有到達(dá)莫納羅亞火山的一個(gè)淺層巖漿庫(kù)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>巖漿是否通過(guò)這兩條路徑移動(dòng)也不確定。如果未來(lái)的工作檢測(cè)到來(lái)自它們的長(zhǎng)周期地震&mdash;&mdash;這種地震意味著流體的存在，很可能是巖漿。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;研究結(jié)果令人震驚，&rdquo;華盛頓卡內(nèi)基科學(xué)研究所的地球物理學(xué)家戴安娜&middot;羅曼(Diana Roman)說(shuō)，她沒(méi)有參與這項(xiàng)研究。但是，&ldquo;目前還不清楚帕哈拉火山的巖漿是否直接導(dǎo)致了莫納羅亞火山和基拉韋厄火山的噴發(fā)。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>羅曼還研究了帕哈拉地震。她與人合著的2021年論文得出結(jié)論，它們是巖漿侵入深部的結(jié)果，通過(guò)擠壓莫納羅亞和基拉韋厄的地下管道網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)造成莫納羅亞和基拉韋厄的動(dòng)蕩。這項(xiàng)新研究支持了這種間接聯(lián)系的觀點(diǎn)。但即使有了這張地圖，更明確的聯(lián)系還為時(shí)過(guò)早。</p> <p>&nbsp;</p> <p>羅斯說(shuō)，盡管如此，夏威夷地下世界的大部分仍未被探索，更多的巖漿動(dòng)脈可能尚未被定位。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;還有什么東西還沒(méi)有亮起來(lái)?&rdquo;他說(shuō)。每當(dāng)夏威夷地獄般的地下地殼再次劇烈震動(dòng)時(shí)，來(lái)自加州理工學(xué)院的研究小組就會(huì)準(zhǔn)備好對(duì)其進(jìn)行聚焦，希望能揭示目前仍然隱藏的東西。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>