夏威夷的基拉韋厄火山(The Kīlauea volcano)據說是世界上最活躍的火山,但我們仍然不知道它是如何誕生的。

新的研究表示,原始的岩漿發源地位於熱點下方 90 多公里處。 雖然之前在基拉韋厄火山下的研究中發現了兩個淺岩漿室,但還是不能夠完全解釋這座火山噴出的所有液態岩石。

在 2014 年使用了地震波探測到一個更大的岩漿室,大約 11 公里深(即 6.8 英里),但現在看來,最開始的岩漿室位在更深的地方。

從大島東南側挖出的古代火山岩碎片進行的一項新分析表示,基拉韋厄火山是從接近 100 公里深的火山碎屑流中誕生的。

大約在 21 萬到 28 萬年前的某個時間點,太平洋板塊發生了移動,一股岩漿向上沖入大海中。隨著滾燙的液體冷卻和凝固,它形成了一個巨大的「盾牌」,在大約 10 萬年前穿過了海浪。

就這樣誕生了基拉韋厄火山,但從這個熱點噴出的原始岩石就非常難找到,因為它們被埋在許多較新的熔岩層之下。在目前研究中所挖掘出來的火成岩,讓我們看到了火山的深處和遙遠的過去。

以前,人們認為基拉韋厄火山是因固體岩石部分熱點的熱量融化所形成的。

然而,這項新研究沒有證據支持這一假設。收集到的岩石被發現含有一套稀土元素,模型表明這些元素只能以一種特定的方式形成。

基拉韋厄火山似乎最初是通過分級結晶形成的,而不是部分的融化。該術語描述了在岩漿深池中產生的晶體,這些晶體以後不會與殘留的熔體發生反應。

來自於主要作者,澳大利亞莫納什大學的地質學家 勞拉.米勒(Laura Miller)的解釋:「我們通過實驗工作探索了這些樣本的形成,其中包括了在高溫(> 1100 ˚C)和高壓(> 3 GPa)下熔化合成岩石,並且通過使用一種新的方法來模擬它們的稀土元素濃度。」

「我們發現這些樣品只能通過石榴石的結晶和去除(部分結晶)形成。」

石榴石是一種晶體,當岩漿在地殼下超過 90 多公里處承受高壓和高溫時,就會形成。它的存在解釋了基拉韋厄岩石成分所必需的,這事實表明了最初的噴發來自相似的深度。

或者可能更深。實驗表明,石榴石可以在地殼下 150 公里的深處結晶。

夏威夷群島的發源地可能沒有那麼深,但新的發現表明基拉韋厄的管道並不像我們曾經想像的那麼表面。

米勒說:「這是一個挑戰,對於目前認為部分結晶只是一個淺層過程的觀點來說,並表明深(> 90 公里)岩漿室的發展是夏威夷火山誕生的一個重要早期階段。」

世界其他地方的火山,例如維蘇威火山(Mount Vesuvius),也顯示出晶體形成時間,這表明「長期存在的深層」岩漿庫隱藏在地表下。 然而,基拉韋厄的原始岩漿室似乎比大多數岩漿室來得深。

然而,為什麼會這樣,現在仍然是個謎。

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參考資料:
Cassella, C., (2022,May 30). The Source of The World’s Most Active Volcano Might Finally Be Pinpointed. ScienceAlert
Miller, L.A., O’Neill, H.S.C., Berry, A.J. et al. Fractional crystallisation of eclogite during the birth of a Hawaiian Volcano. Nat Commun 13, 2946 (2022). Nature Communications
https://doi.org/10.1038/s41467-022-30108-x
圖片來源:https://www.sciencealert.com/scientists-might-have-figured-out-the-source-of-the-world-s-most-active-volcano(圖:Justinreznick/Getty Images)

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