我国科学家揭示黄石超级火山形成机制

困扰学界多年的美国黄石超级火山成因，如今有了颠覆性新解。《科学》10日发表一项重磅研究成果，通过高精度数值模拟，来自中国科学院地质与地球物理研究所等单位的科研人员首次揭示，黄石超级火山的形成并非源于传统“地幔柱”，而是“地幔风”撕裂岩石圈、形成倾斜岩浆通道的结果，为破解超级火山之谜提供全新视角。

超级火山是地球上威力最大的火山类型，一次喷发就能抛出超过1000立方千米的固体物质，足以影响全球气候和人类社会。位于美国怀俄明州的黄石超级火山在过去210万年间发生过两次超级喷发，分别喷出2500立方千米和1000立方千米的岩浆。

长期以来，学界主流观点认为，黄石火山是地幔深处热柱向上喷发的产物，岩浆沿垂直通道上涌。但近年观测发现，黄石地下岩浆系统呈向西南倾斜的贯穿岩石圈结构，与垂直地幔柱模型明显矛盾。

黄石超级火山下方岩浆系统示意图。中国科学院地质与地球物理研究所供图

此次，中国科学院地质与地球物理研究所曹泽斌博士、刘丽军研究员等领衔的团队，通过分析北美西部海量地质、地球物理数据，建立了高精度的地球动力学模型。

研究发现，北美中东部地下的法拉龙板块持续下沉，像一只巨大的“推手”，驱动西侧的软流圈（地幔上部可缓慢流动的高温层）形成大规模向东流动的“地幔风”。当这股东向的“地幔风”流经黄石火山下方时，突然遭遇一条狭窄的大陆岩石圈通道，在强烈的拉扯之下，地幔物质发生减压熔融，从而产生了巨量的岩浆。

更关键的是，东向“地幔风”的推力和岩石圈自身的西向拉力共同作用，在黄石下方的岩石圈内形成了拉张应力，像撕纸一样“撕裂”了岩石圈，制造出一条倾斜向上的虹吸通道。岩浆沿着这条通道像“爬楼梯”一样逐级上涌，最终形成了观测到的倾斜岩浆系统。

刘丽军表示，这一机制完美解释了黄石火山岩浆系统的倾斜结构、成分特征与演化规律，与多项观测数据高度吻合，从根本上否定了传统地幔柱假说，为理解火山动力过程、预测火山活动提供了全新的地球动力学视角。更重要的是，该机制可能普遍适用于全球其他超级火山，包括我国东北镜泊湖火山、印尼多巴火山等。