Agulhas oceanic plateau formed from a branch of hydrous Indo-Africa mantle plume tree
这项研究表明,阿古拉斯大洋高原起源于印非地幔柱的一个富水分支,挑战了大洋高原是干燥的这一观点,并暗示海洋和大陆大型火成岩省具有共同的含水深部地幔起源。
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想象一下地球内部就像一锅正在慢火炖煮的巨大汤锅。长期以来,科学家们认为制造这口锅里最大“菜肴”的方法有两种截然不同的配方:即被称为**大洋高原(oceanic plateaus)的巨大海底山脉,以及被称为大陆洪水玄武岩(continental flood basalts)**的陆地上巨大的熔岩流。
旧的理论是这样的:
- 陆地菜肴(大陆大火成岩省/Continental LIPs): 由一种“湿润”的汤制成,富含水和其他流体。
- 海洋菜肴(大洋高原/Oceanic Plateaus): 由一种“干燥”的汤制成,极其炎热但几乎完全干燥。
由刘佳(Jia Liu)及其同事领导的这篇论文,就像是一个改写食谱的侦探故事。他们前往了一个名为阿古拉斯高原(Agulhas Plateau)(位于非洲以南)的特定海底山脉,直接深入其中去品尝这锅“汤”。
侦探工作:寻找“湿润”的线索
研究团队钻入了大约 9500 万年前形成的阿古拉斯高原古老岩石中。他们不仅观察表面,还分析了两样特定的东西:
- 新鲜玻璃: 就像冷却的熔岩气泡上的表壳,它能捕捉到原始的成分。
- 微小晶体(单斜辉石/clinopyroxene): 它们充当了时间胶囊,在岩浆失去蒸汽之前,保存了其中的含水量。
发现:
他们发现,用来建造这座海底山脉的“汤”是异常湿润的。
- 其含水量远高于人们对大洋高原的预期。
- 事实上,它和在大陆上发现的大规模熔岩流一样“湿润”。
- 这些水并不是后来通过海水渗入而添加的(这是一个常见的猜想);同位素化学指纹证明,这些水从一开始就存在于地球深处的地幔中。
类比:“羽流树”(Plume Tree)
为了解释这些湿润的汤来自何处,作者使用了一个优美的树木类比。
想象一下,地球下地幔中有一棵巨大的、根深蒂固的树(被称为“羽流树”)。
- 根部: 在地球深处,非洲下方有一个巨大的、缓慢移动的炽热岩石团块(称为大低速剪切波省,或 LLSVP)。这就是树干和根部。
- 树枝: 热物质从这些根部向上升腾,就像树枝一样。其中一个特定的分支是布韦特羽流(Bouve plume)。
- 果实: 当这个特定的分支(布韦特羽流)到达地表时,阿古拉斯高原便是生长出的“果实”。
论文认为,整个树木系统都是含水的。它不仅仅是一个炽热、干燥的分支;它是一个带着来自深层地球的沉重水分负荷的分支。阿古拉斯高原的形成,是因为这个特定的分支既热(使岩石熔化),又湿(有助于熔化过程轻松进行并产生巨大的熔岩体积)。
这为什么重要
这从两个主要方面改变了我们对地球运作方式的理解:
- “干燥”的神话被打破了: 我们曾认为大洋高原是由干燥、超热的羽流形成的,而大陆洪水则是由湿润、稍凉的羽流形成的。这篇论文表明,它们可以来自同一种“湿润”的深层地幔来源。它们是亲兄弟,而非陌生人。
- 水驱动着行星: 由于这种岩浆非常湿润,当它喷发时,向海洋和大气中释放了大量的水和其他气体(如氯)。这表明,这些巨大的海底火山在改变地球气候和海洋化学性质方面,发挥了比我们想象中更大的作用。
总结
阿古拉斯高原并非由一场干燥、超热的烈火筑成。它是由于一团炽热且湿润的火焰,从根植于非洲之下的巨大地幔树的一个含水分支中升腾而起。这一发现表明,无论最终出现在陆地还是海洋,水都是创造地球上最大的火山省的关键成分。
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