“地球透镜”证实北美地下存在巨大地幔柱

张梦然

2018年03月28日  来源：科技日报

英国《自然·地球科学》杂志26日在线发表的一项地球科学研究称，科学家分析“地球透镜计划”（Earth Scope）的数据，发现了地球核幔边界处升起的一个地幔柱，美国西部黄石国家公园的火山活动很可能是受其驱动。

此前几十年来，人们一直热议的一个问题，就是黄石国家公园下面是否可能存在地幔柱——潜在的物质上涌形成的热柱。但地幔柱本身存在争议，因为地球内部的地震图像，基本无法清晰地显示出源自地幔深处的柱样特征。

“地球透镜计划”由美国国家科学基金会、地质调查局、国家航空航天局（NASA）等机构发起，是一个广泛、多目标并联合了多种观测方法的计划，被认为可以拓展地球科学的观测能力。此次，美国德州大学奥斯汀分校研究人员彼得·尼尔森与斯蒂芬·格兰德团队，使用了“地球透镜计划”的美国观测台阵项目（USArray）收集到的数据。USArray项目可视为一个大陆规模的地震观测台阵，有能力提供岩石圈和地球更深处的连续三维图像。研究团队对北美下方地幔进行成像处理，鉴定出一个长而细的倾斜区域，地震波在其中的传播速度较慢——这可能表明存在异常高温的物质。该区域几乎连续贯穿整个地幔，下起于墨西哥下方的核幔边界，沿东北方向上连至黄石国家公园。

研究人员表示，该发现意味着，黄石国家公园的火山活动，包括热水泉、爆发式间歇泉（如著名的“老忠实间歇泉”）和地质时期的超级喷发，追根究底可能都是由从地核升起的深层地幔柱驱动的。

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科学家一直怀疑，地球深处的地幔物质，会通过地幔柱上升到地面，形成超级火山。但由于钻地困难，缺乏地壳深处材料，难以证实此类理论。然而“地球透镜”另辟蹊径，让我们一窥黄石公园下方构造。或许今后地震预测也会受益于此技术。