<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，約翰&middot;懷爾丁瞠目結(jié)舌。&ldquo;我在辦公室里跳來跳去。&rdquo;這位來自加州理工學(xué)院地球物理專業(yè)的研究生說。&ldquo;我在想，這是地球的一部分，在這一刻，我是這個星球上唯一知道這些東西存在的人。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>科學(xué)家們曾懷疑，在夏威夷下面的某個地方，石頭中埋藏著一個秘密&mdash;&mdash;這是影響島鏈著名火山活動的主要因素?，F(xiàn)在，在近20萬次地震和機(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)揭示了一個以前隱藏的巖漿貯藏庫，它可能就像上面火山跳動的心臟一樣。這一發(fā)現(xiàn)為長期以來的謎團(tuán)提供了一個可能的解決方案&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)家們提供了一個有價值的新窗口，以了解地球上一些最反復(fù)無常、最危險的火山的行為。</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)的淺層巖漿庫已經(jīng)有一段時間了。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)測地震波。對地球來說，這種波就像超聲波;它們在地下航行過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被稱為窗臺的細(xì)長室組成的。當(dāng)火山噴發(fā)將巖漿從上面的淺層水庫中抽走時，這些深處的窗臺似乎就會發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)各個房間在不同時間開始充滿熔融巖石時，就會發(fā)出刺耳的地震信號，有點(diǎn)像&ldquo;血液涌進(jìn)心臟&rdquo;，懷爾丁說。</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:&ldquo;我們只是看著它，它真的令人震驚。&rdquo;&ldquo;從那以后，它的畫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)沒有參與這項(xiàng)研究，他說:&ldquo;這是一項(xiàng)非常優(yōu)雅的研究，也是一個非常有趣的結(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，如果沒有火山活動，夏威夷也不會存在。自古以來，一個根深蒂固的過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，一系列史詩級的火山浮出水面，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到近地表水庫創(chuàng)造了通道。自20世紀(jì)80年代以來，特殊類型的地震暗示了流動流體，這表明巖漿一直在該地區(qū)翻騰。但直到最近，這個地下迷宮的真實(shí)性質(zhì)更多的是基于猜測，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。&ldquo;我們真的不知道發(fā)生了什么。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>科學(xué)家們需要的是來自那個確切地區(qū)的地震持續(xù)激增，足以強(qiáng)烈地照亮那個陰暗的區(qū)域。2015年，當(dāng)該地區(qū)的轟鳴聲略有回升時，情況看起來很有希望。</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，火山開始了一場大結(jié)局式的噴發(fā)。這一事件在短短三個月內(nèi)產(chǎn)生了相當(dāng)于32萬個奧運(yùn)會游泳池大小的熔巖，火山淺層巖漿庫的快速抽血導(dǎo)致山頂急劇崩塌。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在一個令人興奮的情節(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機(jī)會，但僅憑科學(xué)家無法在這種不和諧的聲音中識別出許多單獨(dú)的地震，尤其是那些更常見的、可能被更大的爆炸掩蓋的較小地震。</p> <p>&nbsp;</p> <p>來自加州理工學(xué)院的研究小組不愿錯過地質(zhì)鼓的任何一個節(jié)拍，他們將地震風(fēng)暴的整個記錄輸入到一個機(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)來識別加州數(shù)百萬次隱藏的地震。該程序很快就學(xué)會了什么是真正的地震，什么是無關(guān)的噪聲，然后識別和描述了數(shù)千次常規(guī)地震信號檢測程序及其人類分析人員可能會錯過的地震。</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19.2萬次地震。在地圖上繪制這些發(fā)光點(diǎn)時，研究小組驚訝地發(fā)現(xiàn)了一系列跳動的巖漿結(jié)構(gòu)&mdash;&mdash;夏威夷南部跳動的火山中心。</p> <p>&nbsp;</p> <p>有些地震來自28到32英里深的地區(qū):這些長周期地震通常是由包括巖漿在內(nèi)的流體運(yùn)動所產(chǎn)生的振動引起的。大部分地震活動來自22至27英里深的區(qū)域。這些火山構(gòu)造地震&mdash;&mdash;當(dāng)斷層移動和火山區(qū)域內(nèi)的巖石破裂時產(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4英里，寬3英里。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在不同的時間，科學(xué)家們在不同的薄片中檢測到地震活動的激增。研究小組推測，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沒有參與這項(xiàng)新研究，他說，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，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，它似乎有幾條動脈從它那里分支出來。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淺層巖漿庫。因此，窗臺綜合體在2019年開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)，巖漿被吸入窗臺以平衡壓力。類似的事件發(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議的問題，即基拉韋厄火山和莫納羅亞火山在表面上相對相鄰，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)新研究還沒有推翻這一共識。它顯示了基巖綜合體的另一條主要動脈，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大的水平斷層上，似乎并沒有到達(dá)莫納羅亞火山的一個淺層巖漿庫。</p> <p>&nbsp;</p> <p>巖漿是否通過這兩條路徑移動也不確定。如果未來的工作檢測到來自它們的長周期地震&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，她沒有參與這項(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，通過擠壓莫納羅亞和基拉韋厄的地下管道網(wǎng)絡(luò)，同時造成莫納羅亞和基拉韋厄的動蕩。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)系還為時過早。</p> <p>&nbsp;</p> <p>羅斯說，盡管如此，夏威夷地下世界的大部分仍未被探索，更多的巖漿動脈可能尚未被定位。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;還有什么東西還沒有亮起來?&rdquo;他說。每當(dāng)夏威夷地獄般的地下地殼再次劇烈震動時，來自加州理工學(xué)院的研究小組就會準(zhǔn)備好對其進(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>