倫敦帝國學院的研究人員觀察到岩漿在火山下走了一條意想不到的路線，揭示了火山噴發背後的過程。這些發現是基於東加勒比地區的一個構造板塊邊界的數據。這些結果有助於我們了解是什麼驅動了火山噴發的類型和速度，以及噴發的岩漿的構成。它們還可以幫助我們理解為什麼一些火山比其他火山更活躍，以及為什麼火山活動會隨著時間的推移而變化。

當兩個巨大的構造板塊相撞時，一個板塊可以下沉，或俯衝到另一個板塊下面，陷入地球的地幔，釋放出水和熔體。隨著板塊的摩擦和融化的物質上升形成岩漿，這些俯衝區是地球上一些最危險的地震和爆炸性火山噴發的原因。

然而，人們對岩漿如何在地下形成以及什麼控制了火山在上覆板塊之上的確切位置仍然知之甚少。

現在，2023年2月1日發表在《科學進展》雜誌上的一項新研究表明，最終噴發的上升岩漿並不總是採取現有的最短、最直接的路徑來到達地表的火山。

主要作者斯蒂芬-希克斯博士說，他在帝國理工學院地球科學與工程系進行了這項工作，現在在倫敦大學工作。”在這個備受爭議的主題中，科學觀點傳統上分為兩個部落。一些人認為俯衝板塊主要控制著火山的位置，而一些人認為上覆板塊發揮著最大的作用。但是在我們的研究中，我們表明，這兩種驅動力在數億年中的相互作用是控制今天火山爆發發生地點的關鍵。”

壓力之下

俯衝的大洋板塊作為巨大的儲水池，將水輸送到地球深處。這些液體通過板塊誕生時形成的裂縫和斷層進入板塊，後來它在地球深海海溝下彎曲。水被鎖定在裂縫中，並與板塊內的礦物結合。

俯衝板塊在下降到10至100公里深時，受到高壓和高溫的影響。這些極端的條件導致鎖定的水和其他揮發性元素被驅離。這些流體融化了上面溫暖的地幔，是岩漿的關鍵成分，最終在地球海洋邊緣的火山弧周圍噴發，如太平洋火環。然而，流體和熔體在地球深處，從俯衝板塊到火山弧的路徑，不能直接看到，也不容易從噴發的東西中推斷出來。

為了開展這項研究，研究人員利用地震數據來繪製地震吸收的三維圖，類似於CT掃描繪製我們身體內部結構的方式。當來自地震的地震能量穿過不同的材料時，地震波要么減慢要么加快。伴隨著這些速度變化，波的能量也會消散。熱的和熔化的岩石特別具有衰減性：當地震波穿過它時，它將能量帶走。

該研究小組通過使用海底地震儀建立一個準確的地下三維圖，收集了來自東加勒比海一個俯衝帶的地震數據，該俯衝帶導致了小安的列斯群島的火山島的形成。

地震數據繪製地震吸收圖

研究人員利用地震數據繪製地震吸收的三維圖，類似於CT掃描繪製我們的身體。

不尋常的是，該研究發現，深度最強的地震衰減區從火山下面向側面偏移。這些圖像使作者得出結論，一旦水從俯衝板塊中被排出，它就會被進一步向下攜帶，導致火山前沿後面的地幔融化。然後熔體在覆蓋板塊的底部匯集，然後可能被運回火山弧（火山弧為鏈狀的火山群，形成於隱沒板塊之上。）。

研究報告的共同作者，也是帝國理工學院地球科學和工程系的Saskia Goes教授說。”我們對流體和熔體途徑的了解，傳統上一直集中在太平洋周圍的俯衝區。我們決定轉而研究大西洋的俯衝，因為那裡的大洋板塊形成得更慢，伴隨著更多的斷層，而且它的俯衝速度比太平洋地區更慢。我們認為這些更極端的條件會使流體和熔體的路徑更容易用地震波成像。”

科研人員的發現為我們提供了關於火山爆發背後過程的重要線索，並可以幫助我們更好地了解火山下面的岩漿庫在哪裡形成和補充。