Nature百慕大火山是地幔柱形成的？

　　百慕大岛是一个1500公里长的地形隆起。像许多海洋火山岛一样，百慕大在历史上被解释为起源于地幔柱，然而，支持地幔柱的证据并不是决定性的。一个问题是百慕大缺少一个热点轨道。百慕大是唯一可见的火山特性在邻近的热点,并没有证据表明火山活动提出当前位置的热点。 根据全球联合地震-地球动力学模型的推断，目前大西洋中部北部的地幔结构揭示了百慕大下方上地幔中有组织的热异常，并一直延伸到中地幔深处。由这些联合地震-地球动力学反演推断的密度驱动的当今全球地幔流动的数值模型表明，这种热异常正通过过渡带上升 。
　　在百慕大粉红色的沙滩和蓝绿色的潮汐下面，康奈尔大学的地球科学家们发现了第一个直接证据，表明来自地球地幔过渡带深处的物质——一个富含水、晶体和熔体的层——可以渗透到表面形成火山。
　　科学家们早就知道，当构造板块(在地球的地幔顶部移动)汇聚时，或者从地核-地幔边界升起的地幔柱在地壳上形成热点时，火山就会形成。但是，源自地幔的过渡带(位于地球地壳下250到400英里之间)的火山作用之形成的证据，还是鲜为人知的。
　　＂我们发现了一种新的火山源区及触发机制。这是我们第一次从地幔深处的过渡带中发现火山可以以这种方式形成＂。资深作者、美国康奈尔大学地球和大气科学系副教授Esteban Gazel说。这项研究发表在国际著名杂志《nature》杂志上。
　　百慕大有着独特的火山历史。大约3000万年前，地幔过渡带的一次扰动提供了岩浆，形成了现在处于休眠状态的火山基础，岛屿就坐落在这个基础上。
　　Gazel说:＂我们希望我们的数据能显示火山是地幔柱形成的——一种来自较深地幔的上升流——就像在夏威夷一样。＂但三千万年前，过渡地带的一次扰动导致岩浆物质上涌上升到地表，在大西洋下形成了一座现已休眠的火山，然后形成了百慕大群岛。
　　本文作者利用1972年钻取的2600英尺的岩心样品，研究了该剖面的特征同位素、微量元素、水分含量和其他挥发性物质的证据。该岩心样本存放在新斯科舍省的达尔豪西大学。样品很好的提供了百慕大的地质和火山历史。
　　＂我首先怀疑百慕大的火山历史是特殊的，因为我取样了岩芯，并注意到不同熔岩流中保存的不同构造特征和矿物学。＂＂我们很快确认了微量元素的异常之富集。回顾我们最初的研究结果是令人兴奋的……百慕大之谜开始揭开。＂
　　从岩心样品中，研究小组检测到地幔过渡带的地球化学特征，其中包括比在俯冲带中发现的更多的水包裹在晶体中。Gazel说，过渡带有足够的水，至少可以形成三个海洋，但正是水促进了过渡带的岩石融化。
　　尽管在海洋熔岩中进行了50多年的同位素测量，但在百慕大熔岩岩芯中测得的奇特和异常同位素以前从未被观察到。然而，这些异常的同位素组成使科学家们得以确定熔岩的独特来源。
　　＂如果我们开始仔细观察，我相信我们会在更多的地方找到这些地球化学特征，＂南卡罗来纳州大学的副教授Michael Bizimis说。
　　Gazel解释说，这项研究为过渡带层和地球表面的火山之间提供了一种新的联系。＂通过这项工作，我们可以证明地球的过渡带是一个极端的化学储层，＂他说。＂我们现在刚刚开始认识到它在全球地球动力学甚至火山作用方面的重要性。＂
　　Gazel说：＂我们的下一步是检查更多的地点，以确定可能导致板内火山的地质作用之间的差异，并确定地幔过渡带在我们星球演化中的作用。＂
　　摘要：
　　远离板块边界的板内岩浆区提供了直接的地幔成分和非均匀性的样品。在地幔中观察到的化学非均质性通常归因于俯冲时期的再循环，这一过程可以导致挥发分和不相容元素加入地幔。虽然许多板内火山取样深地幔储层(可能在地核-地幔边界)，但并非所有的板内火山都是根深蒂固的,而其他较浅边界层的储层则可能参与岩浆的生成。在这里，我们提供的证据表明，百慕大采样了一个以前未知的地幔域，其特征是大量富含不相容元素和挥出物的硅不饱和熔体，以及一个独特的极端同位素特征。据我们所知，百慕大群岛使用高精度方法记录了海洋盆地中最具放射性的206pb/204pb同位素(206pb/204pb比值为19.9-21.7)。207pb/204pb比值较低(15.5 ~ 15.6)，Sr、Nd和hf同位素相对不变，表明该源的年龄小于6.5亿年。因此我们解释百慕大来源未知,导致瞬态地幔热源不相容元素的循环和储存。我们认为，与泛大陆形成期间的俯冲事件有关的最近的循环进入过渡带，是该储层仅在大西洋中被发现的原因。我们的地球动力学模型表明，这个边界层是由与地幔流动有关的扰动形成的。地震研究和金刚石包裹体表明，循环的物质可以储存在过渡带。据我们所知，我们第一次展示了地球化学证据，表明这种储存是极端同位素域产生的关键，而以前认为这些极端同位素域只与深部循环的物质有关。
　　百慕大地图、地球动力学和原理图模型
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　　翻译：孟浩然
　　以上内容来源于：EarthScience读书会