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一项新研究揭示了世界上一些最猛烈火山中一种关键成分即氧气

导读 耶鲁大学领导的一项新研究揭示了世界上一些最猛烈火山中一种关键成分——即氧气——背后的科学。该研究为了解弧形岩浆的氧化状态提供了一个

耶鲁大学领导的一项新研究揭示了世界上一些最猛烈火山中一种关键成分——即氧气——背后的科学。

该研究为了解弧形岩浆的氧化状态提供了一个新模型,弧形岩浆是形成一些火山的熔岩,例如今年早些时候在汤加爆发的火山。

1 月 15 日汤加水下火山喷发产生的烟羽升到空中 36 英里。火山灰到达地球的第三层大气中层。

亨利巴纳德戴维斯地球与行星科学纪念教授杰伊阿格说:“这些喷发发生在火山弧中,例如阿留申岛链,这些火山在环太平洋地区广为人知,并产生了世界上最具爆炸性的火山喷发。”在耶鲁。

Ague 是这项新研究的第一作者,该研究发表在《自然地球科学》杂志上。Ague 还是耶鲁皮博迪自然历史博物馆矿物学和陨石学负责人。

科学家们早就知道,弧形岩浆的氧化态比地幔大部分(其上部岩石层)中的岩石要高。他们说,这令人惊讶,因为弧形岩浆是在地幔中形成的。关于氧化签名的起源尚未达成共识。

Ague 和他的同事说,这个过程始于覆盖海底构造板块的一层沉积物。构造板块是在地壳和上地幔中争夺位置的大块岩石。

覆盖这些海洋板块的沉积物主要由从脱落或因海底热液喷口活动而产生的风化物质组成。巨型管虫和其他奇异的海洋生物通常在这些通风口附近繁衍生息。但无论起源如何,覆盖海洋板块的沉积物通常都被高度氧化。

构造板块不断运动,以指甲生长的速度移动。海洋板块在大洋中脊产生并急剧下沉到地球内部——在一个称为俯冲的过程中。

阿格说,这就是弧形火山活动变得有趣的地方。

Ague 解释说,当海洋板块俯冲时,它会升温、压缩并开始脱水。这种变质作用产生了向地表上升的热的、富含水的流体。

当这些物质向上移动穿过板片顶部的氧化沉积层时,流体本身就会被氧化——为弧形岩浆奠定了基础。

“随着流体继续上升,它们会留下板块并进入地幔,”阿格说。“在那里,流体推动地幔融化,产生氧化岩浆,这些岩浆上升并最终以火山熔岩的形式喷发。”

Ague 说,除了火山爆发的巨大影响之外,弧形岩浆的氧化特征在地质学上也很重要。氧化对于制造某些类型的矿床至关重要,尤其是铜和金,例如在南美洲西部发现的那些。

此外,喷发后向大气中注入高度氧化的含硫气体会导致对流层(地球大气层的最低层)的短暂全球冷却。

“1991 年菲律宾皮纳图博火山爆发就是这种情况,”阿格说。“它也发生在许多著名的历史案例中,例如1815年尼西亚的坦博拉山。那是人类历史上最强大的火山爆发,并导致了1816年的所谓‘无夏之年’。”

耶鲁大学地球与行星科学系贝特曼博士后助理圣地亚哥·塔萨拉是这项新研究的合著者。其他合著者包括来自康奈尔大学、中国科学院、史密森学会国家自然历史博物馆、柏林自由大学和克里特大学的研究人员。