火山和斑点:地球的内饰比我们想象的要多

在我们下面的地球深处,有两个大陆大小的斑点。一个在非洲下,另一个在太平洋下。斑点的根部在地面以下2900公里,几乎是CE的一半

在我们下面的地球深处,有两个大陆大小的斑点。一个在非洲,另一个在太平洋之下。

斑点的根部在地面以下2,900公里,几乎是地球中心的一半。人们认为它们是热岩石上升的柱子的发源地,称为“深层羽毛”,到达地球表面。

当这些羽毛首先到达地面时,发生了巨大的火山喷发 – 这种羽毛爆发造成了6550万年前恐龙的灭绝。斑点还可以控制一种称为金伯利特的岩石的喷发,该岩石将钻石从120-150公里的深度(在某些情况下至约800公里)带到地球表面。

科学家已经知道斑点已经存在很长时间了,但是它们在地球历史上的表现是一个悬而未决的问题。在新的研究中,我们仿照了十亿年的地质历史,发现斑点聚集在一起,像大陆和超强一样分裂。

从地震数据中成像的地球斑点。非洲斑点位于顶部,太平洋斑点位于底部。 (信用:Ömerbodur /对话)地球斑点进化的模型

斑点位于地幔中,是地壳与其核心之间的热岩石厚层。地幔是坚固的,但缓慢流过长时间尺度。我们知道斑点之所以存在,是因为它们会减慢地震引起的波浪,这表明斑点比周围的环境更热。

科学家通常认为,斑点与地球表面的构造板的运动有关。但是,在地球历史过程中,斑点如何变化使它们困惑。

一种思想流派是,目前的斑点已经充当锚点,被锁定在适当的位置数亿年,而其他岩石则在它们周围移动。但是,我们知道构造板和地幔羽都会随着时间的流逝而移动,研究表明,斑点的形状正在发生变化。我们的新研究表明,地球的斑点已经改变了形状和位置,远远超过了以前的想象。实际上,在历史上,它们以与地球表面上的大陆和超前在大陆和超前拥有的方式组装和分解。

我们利用澳大利亚的国家计算基础设施来开展高级计算机模拟,以了解地球的地幔如何流动了十亿年。

这些模型基于重建构造板的运动。当板彼此推入彼此时,海底被称为俯冲的过程。海底的冷岩石越来越深入地幔,一旦达到约2,000公里的深度,它就将热斑点推到一边。

我们发现,就像大陆一样,斑点可以组装 – 像当前配置一样形成“超级斑点”,并随着时间的流逝而分解。

我们模型的一个关键方面是,尽管斑点会随着时间的流逝而改变位置和形状,但它们仍然符合地球表面记录的火山和金伯利岩爆发的模式。以前,这种模式是对斑点的关键论点,因为它是揭开“锚点”的动态。

令人惊讶的是,我们的模型揭示了最近6000万年前组装的非洲斑点 – 与以前的建议形成鲜明对比的是,斑点可能以大约目前的形式存在近十倍。

剩下的有关斑点的问题

斑点是如何产生的?他们到底是什么?我们仍然不知道。斑点可能比周围的地幔更密集,因此它们可以由地球早期的其他地幔分开的材料组成。这可以解释为什么地球的矿物组成与基于陨石组成的模型的预期不同。

或者,斑点的密度可以通过从构造板移动推动的岩石板上的密集海洋材料的积累来解释。

不管这场辩论如何,我们的工作表明,下沉的平板更有可能将大陆碎片运送到非洲斑点,而不是到太平洋斑点。有趣的是,这一结果与最近的工作一致,表明非洲斑点升起的地幔羽来源包含大陆材料,而太平洋斑点的羽毛却没有。

跟踪斑点以查找矿物质和钻石

尽管我们的工作解决了有关我们星球发展的基本问题,但它也有实际的应用。

我们的模型提供了一个框架,可以更准确地针对与地幔上升相关的矿物的位置。这包括金伯利特(Kimberlites)在表面上的钻石,这些钻石似乎与斑点有关。

岩浆硫化物沉积物是世界上主要的镍储备,也与地幔羽相关。通过帮助矿物质(例如镍(锂离子电池的重要成分)和其他可再生能源技术),我们的模型可以促进向低排放经济的过渡。

本文根据Creative Commons许可从对话中重新发布。阅读原始文章。

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