这是一个关于两种火山的故事,其中一种要对一个文明的消亡负部分责任

时间:2020-06-24 20:37 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

这是一个关于两种火山的故事,其中一种要对一个文明的消亡负部分责任

在地中海的一个田园诗般的小岛上,海洋覆盖了3200年前一次巨大的火山爆发的遗址。在西北方向几百公里处,另外三个岛屿仍然保存着几百万年前的火山历史,大部分都完好无损。没有爆炸。那么为什么圣托里尼火山与伊吉纳、梅萨纳和波罗斯熔岩穹丘之间存在差异呢?研究人员使用了火山的指纹图谱;以及板块构造研究来找出原因。

文明的终结

大约3200年前,一座大火山爆发了,就在今天希腊圣托里尼岛的旁边。在那次火山喷发中,地下的液态熔融岩石(岩浆)积聚了巨大的压力,然后爆发成熔岩爆炸。撞击是如此剧烈,以至于火山崩塌成一个巨大的盆地,称为破火山口。

这个曾经的火山岛,后来被海洋淹没,这一事件被认为是导致米诺斯文明灭亡的部分原因。

圣托里尼岛成为了一个受欢迎的旅游目的地,巨大的远洋船只在火山口上航行。菲拉村坐落在火山遗迹的悬崖边上。

尽管圣托里尼火山看起来像田园诗般美丽,但它和意大利的维苏威火山一样,仍然是欧洲最大的火山灾害。

牙膏而不是烟花

在圣托里尼岛西北几百公里的地方,在离雅典更近的希腊萨罗尼克湾,有一座完全不同的火山。看起来没那么戏剧化。

伊吉纳、梅萨纳和波罗斯的小岛上有环形的山丘,道路在弯弯曲曲的上坡处蜿蜒而上。这些山丘也有火山的祖先;但他们一点也不像圣托里尼。

在这里,液态熔岩不会在大爆发中爆炸。

这是一个关于两种火山的故事,其中一种要对一个文明的消亡负部分责任

没有证据表明在这些岛屿上曾经发生过重大的戏剧性事件。约翰内斯堡大学(University of Johannesburg)地质学研究员马林娜·a·埃尔伯格(Marlina a . Elburg)教授表示。

在530万到260万年前的上新世期间,这些岛屿的地下岩浆房中渗出了厚厚的块状熔岩。熔岩是如此之厚,它更像牙膏或油灰,而不是液体。它形成了熔岩圆顶而不是熔岩火山。

几百万年之后;它们风化的价值在于,它们是伪装得很好的山丘,但它们仍被认为是火山活动频繁的地方。她说。

为什么在地质时间和空间如此接近的火山会有不同的表现?研究人员使用了几种技术来找出答案。

发现火山《;fingerprints’

埃尔伯格和当时的博士生英格丽德·斯梅特(Ingrid Smet)在Lithos杂志上发表的研究报告中分析了新的整块岩石中熔岩的样本。

该研究延续了他们之前对Methana火山熔岩的研究,该研究也发表在Lithos杂志上。

这是一个关于两种火山的故事,其中一种要对一个文明的消亡负部分责任

他们寻找样本中特定元素的比例,即同位素特征。同位素特征类似于指纹;为熔岩本;它们帮助研究人员弄清楚熔岩是由什么构成的,在什么地方,什么时候形成的。

大多数同位素特征符合人们对爱琴海火山弧岛屿位置的预期。Elburg说。

但也有惊喜。

地下回收机

在伊吉纳、梅萨纳、波罗斯和圣托里尼这些火山的下面,在地球地壳的深处还在发生着别的事情。爱琴海火山弧大致从东到西横贯地中海。这条弧线就是非洲板块俯冲到下面的地方。爱琴海微型板块。

《;潜水under’地质学家把这个过程称为俯冲。这意味着地球的一部分冷的外地壳开始在另一部分地壳下面移动,循环利用。在地球地幔的热流体岩石内部。

伊吉纳岛、梅萨纳岛、波罗斯岛和圣托里尼岛不仅仅是有火山的岛屿。它们都是地球循环利用机制的重要组成部分。它不断地更新着地球海洋下面的地壳。

这就提出了一个问题:尽管这些岛屿都位于爱琴海板块的边缘,但为什么它们的熔岩历史却如此不同呢?

有些答案与进入熔岩混合物的物质有关。火山。

可变熔岩混合配方

非洲板块潜入海底;地中海海沟中的爱琴海板块。这个过程非常缓慢,每年只有几厘米。这意味着,在进入爱琴海板块下面温暖得多的岩浆之前,正在下沉的非洲板块地壳中原始冰冷的玄武岩已经在海水中浸泡了数百万年。

下沉板块的地壳现在由改变了的岩石组成,其中含有含有水的矿物质。由于压力和温度的升高,这些矿物在俯冲过程中变得不稳定,并释放出水分。Elburg说。

这些水降低了地幔的熔点,就像在冰中加入盐一样。这就是覆盖层下面的地幔开始融化的原因。熔岩就是这种熔化的物质,或岩浆,从火山/熔岩穹丘中流出来的。

不同熔岩的另一个可能成分是俯冲带海沟中的沉积物。在爱琴海弧,下沉板块被一层非常厚的海洋沉积物所覆盖。有些沉积物是以前的大陆地壳。

许多沉淀物被刮掉了。当板块下陷并形成增生(或堆积)楔块时。然而,它也有一部分进入地幔,与正在融化的地幔楔混在一起,她说。

同样的盘子,不同的熔岩

由于安吉纳、梅萨纳、波罗斯和圣托里尼火山都属于同一俯冲带,不同的火山活动提出了几个大问题。其中之一是:

为什么250万至200万年前在伊吉纳、梅萨纳和珀罗斯的西部火山中心有厚厚的块状熔岩,而圣托里尼3200年前有液态熔岩?

这个问题的答案引发了关于我们生活的这个星球的循环行为的其他问题。

但是俯冲带很难研究。不可能去那种地方,然后带一些样品回来。科学家们仍然需要更多地了解覆盖的板块所起的作用;上升的岩浆和它们所经过的地壳之间有多少相互作用;以及与俯冲有关的岩浆是否从回收回地球的沉积物中获得地球化学特征,Elburg说。

这些问题的答案可以帮助我们了解从地幔深处一百多公里处开始,到岩浆更接近地球表面时还在继续的融化过程的程度。她说。

地壳污染的这个过程;是另一个地球循环利用装置,它也可能影响矿床的潜力。就像安第斯山脉一样,那里发现了大量的铜矿,而这些铜矿在地壳内部被循环利用。被认为起着重要的作用。

深与浅

研究熔岩的一种方法是把薄片(称为薄片)放在显微镜下,然后鉴别矿物质。因为矿物质需要不同的条件才能形成,所以它们的存在可以说明岩浆是在哪里以及如何混合的。

在这项研究中,矿物表明圣托里尼火山熔岩的流动性更强,因为它们形成于较浅的岩浆房中,而西部火山中心的熔岩更厚,更块状,因为它们形成于较深的岩浆房中。

圣托里尼熔岩的薄片显示有辉石和明显的斜长石。这表明形成晶体的岩浆位于地球较浅的深处。Elburg说。

圣托里尼火山的岩浆处于较浅的深度,这是一个看不见的原因。

桑托里尼岩浆房上方的构造板块被拉开。从地质学的角度来看,它属于局部扩张。因为盘子被拉长了,圣托里尼在盘子中间,所以圣托里尼正好在盘子最薄的地方。

由于岩浆房的深度较浅,一旦岩浆房在喷发时开始排空,屋顶就会塌陷。这使得火山喷发更加严重,形成了一个破火山口,就像圣托里尼火山一样。她补充道。

没有爆炸

相比之下,当他们观察来自伊吉纳和梅萨纳的块状厚熔岩的薄片时,他们发现了角闪石。这种矿物在圣托里尼熔岩中是不存在的。

角闪石只有在岩浆足够深的时候才能形成。这表明伊吉纳和梅萨纳的岩浆房应该比圣托里尼的深。

埃吉那-迈萨纳-珀罗斯西部火山的岩浆库更深处,这使得熔岩发生了变化。在那里,熔岩穹丘下的岩浆房没有塌陷。此外,角闪石等角闪石矿物组的结晶使岩浆更加粘稠。所以岩浆一开始就很难到达地表。

覆盖板vs沉积物

为了弄清楚是上面的板块还是海洋沉积物是形成厚块状熔岩的更大因素,研究人员分析了特定的熔岩指纹图谱。这些放射性同位素比率给他们提供了最好的指示,这些物质混合到地下岩浆为这些熔岩。

我们在87Sr/86Sr、143Nd/144Nd和208Pb/204Pb上比较了桑托里尼和伊吉纳-波罗斯-甲烷熔岩的地球化学特征。他们截然不同。然后,通过结合熔岩的放射性同位素特征和微量元素比例,我们成功地确定了下沉的沉积物是产生厚块状熔岩的最大因素,而不是覆盖板块。

没有一个熔岩大小

我们发现伊吉纳和迈萨纳-珀罗斯有各自的火山历史,尽管它们是爱琴海的一部分。

这意味着,基于地壳污染历史,对火山喷发方式与圣托里尼火山不同的简单的一刀切的解释是行不通的。

现代俯冲带并不都是一样的。即使在一个火山弧内,也有不止一种喷发样式表明俯冲过程的不同之处。Elburg总结道。

引用:

伊吉纳和珀罗斯(希腊爱琴海)熔岩的地球化学:萨罗尼克海湾地区地壳污染和源污染的鉴别通过Marlina。Elburg和Ingrid Smet, 2020年2月10日,Lithos。

DOI: 10.1016 / j.lithos.2020.105416

极同位素变化记录了来自希腊梅萨纳的弧形岩浆中的伸展构造;M. A. Elburg, I. Smet, P. Van den haute, F. Vanhaecke, M. Klaver and T. Andersen, 2018年8月31日,Lithos。

DOI: 10.1016 / j.lithos.2018.08.029

本研究由FWO基金G.0585.06N、G.0669.06和1509007N资助。,以及Europlanet的跨国接入项目079-TNA3。

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