科学家对黄石（Yellowstone）及其他超级火山的驱动力提出了新的解释。并非源自地核附近升起的深部地幔柱，而是一股宽阔的“地幔风”可能推动着黄石下方的热岩，从而在更接近地表的位置产生岩浆。这一过程有助于形成巨大的地下岩浆网络，并可能解释超级火山如何长期保持活跃状态。
中国科学院地质与地球物理研究所（IGGCAS）的研究人员现已开发出一个详细的北美西部三维模型，模拟了岩石圈及其下方流动地幔的现今行为。他们的工作揭示了超级火山下方岩浆如何产生的新解释。
研究结果发表在《科学》杂志上。
重新思考超级火山如何储存岩浆
多年来，科学家们认为超级火山内部含有巨大的、长期存在的、主要充满液态岩浆的岩浆房。在这种传统观点中，低密度岩浆在地壳内逐渐积聚，增加压力，直到周围岩石破裂、塌陷并最终喷发。
然而，越来越多的证据表明，活跃的超级火山并不包含这些持久的液体储库。相反，岩浆似乎分布在被称为“岩浆晶粥”系统的大范围部分熔融岩石区域中。这些晶粥区域可以延伸穿过地球外壳（岩石圈）的大部分，形成了一种与先前设想截然不同的地下结构。
岩石圈是地球寒冷、坚硬的外层，包括地壳和最上层的地幔。其下方是软流圈，这是一个更热且更具延展性的层，在地质时间尺度上缓慢流动。
近期研究表明，供给超级火山的岩浆起源于上覆软流圈（岩石圈正下方的浅层地幔）。然而，这种物质究竟如何熔融仍不确定。当熔融岩石上升到岩石圈时，它与周围的固体岩石混合，形成高粘度的岩浆晶粥。这些晶粥系统比液态岩浆更粘稠、流动性更差，因此很难仅用简单的浮力来解释它们如何产生超级喷发。
与旧模型中提出的集中式岩浆房不同，这些晶粥系统广泛分布于整个岩石圈中。
作为天然实验室的黄石公园
位于美国西部的黄石破火山口是世界上最著名的超级火山之一。在过去210万年中，它经历了两次超级喷发，使其成为研究巨型火山系统行为的重要场所。
先前的研究表明，黄石公园拥有一个贯穿岩石圈并向西南倾斜的大型、长期的岩浆晶粥系统。研究还指出，类似经典岩浆房概念的较浅层富液态岩浆体，可能仅在喷发发生前短暂形成。
尽管科学家们对黄石公园的内部结构已有深入了解，但负责创建和维持该系统的更深层次力量仍不清楚。
北美下方的“地幔风”
利用他们新的地球动力学模型，研究人员发现黄石公园的岩浆是由浅层软流圈供给的，而不是来自地球内部上升的深层地幔柱。
根据该模型，一股向东移动的“地幔风”将热的软流圈物质输送到黄石公园下方。这股地幔风是由法拉隆板块的长期俯冲产生的，该板块的残余部分仍位于北美中部和东部深处。
与大气中的风不同，这股地幔风由地球地幔内部炽热、缓慢流动的岩石的广泛水平运动组成。
当这种具有浮力的物质在大陆下方移动时，它被拉向厚岩石圈下方。由此产生的拉伸作用创造了促进减压熔融的条件，从而产生岩浆。这一发现挑战了长期以来认为黄石公园位于从核幔边界上升的深层地幔柱之上的观点。
深部力量如何塑造黄石公园的岩浆系统
研究还表明，地幔风有助于决定黄石公园庞大岩浆系统的形状和演化。
向东的地幔流推挤位于黄石公园东部的厚岩石圈根。同时，西部具有浮力的岩石圈产生反向力。这些相互竞争的力量共同有效地“撕裂”了大陆岩石圈，在黄石公园下方形成了一个向西南倾斜的通道。
该通道充当岩浆在岩石圈内部上升、移动和演化的高效路径。因此，它在控制黄石公园岩浆系统的结构和长期发育方面起着主要作用。
该模型的结果与从该地区收集的独立地球物理和地球化学观测结果高度吻合。
对超级火山形成的新见解
研究人员表示，他们的研究为超级火山下方大型岩浆系统的形成提供了迄今为止最完整的解释。该模型将软流圈中的岩浆生成与其在整个岩石圈中的积聚联系起来，将以前难以在单一框架内解释的过程联系在了一起。
这项工作还确定了一种能够维持大型、长期存在的岩浆晶粥系统的物理机制，这是世界各地许多超级火山共有的特征。