近日,科学家们发现,位于超级火山喷口下方的黄石火山的岩浆库中充满了放射性熔融岩石。美国西北部黄石火山下的岩浆房是超级火山潜在灾难性力量的来源,黄石国家公园的岩浆房上次喷发是在大约64万年前,覆盖了北美大陆大片地区的火山灰。这个灼热的密室位于地表以下3.1到9.3英里(5到15公里),但这并不是它唯一的惊喜。据监测黄石火山活动的美国地质调查局(USGS)称,岩浆库中充满了放射性元素。
在黄石国家公园深处,地质学家发现了放射性矿物锆石的沉积物。锆石因富含铀和钍这两种放射性化学元素而具有放射性。特别是铀,通常用于核武器,是核反应堆的燃料。钍也是一种类似的不稳定元素,它放射阿尔法粒子,在地壳中比铀更丰富。然而,这并不意味着黄石公园是一颗定时炸弹。相反,黄石公园岩浆相对较弱的放射性是解开超级火山秘密的关键。
在黄石公园和其他火山岩浆库中,锆石矿物对超级火山系统的高温和压力表现出了惊人的韧性。这种弹性加上放射性特征,使地质学家有机会研究锆石矿物,以确定岩浆房的年龄。美国地质调查局的研究地质学家Mark Stelten在本周出版的《美国地质调查局破火山口编年史》中解释了这一过程。这位地质学家写道,为了确定黄石国家公园岩浆库的年龄,研究人员求助于一个叫做地质年代学的地质学领域。地质年代学研究的是地球物质的年龄,比如火山岩和它们所含的晶体,通常是基于放射性衰变的。
岩浆中含有放射性原子,这些原子被并入从岩浆中生长出来的晶体中。随着时间的推移,这些放射性原子将以已知的放射性衰变速度转变成另一个子原子。地质学家可以利用这一事实,利用质谱仪来确定含有原子的矿物的年龄。在黄石火山,Stelten博士说,科学家们已经能够分析黄石火山喷发的锆石晶体,这些锆石的历史可以追溯到16万年以前。
这些研究的结果表明,这些熔岩中的锆石晶体可以记录火山喷发前岩浆房长达15万年的生长过程。这些数据表明,黄石火山喷口下方的现代水晶可能在30万年前就已经存在,其状态与今天的图像类似。这意味着,黄石国家公园下的岩浆房至少有30万年的历史。
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