j9九游会真人游戏第一品牌j9九游会真人游戏第一品牌物质从固相到液相是温度和压力变化或者是固相线迁移的结果，火山喷发本质上也是这个过程，因此地球上大多数火山作用无非是）脱挥发分引起的固相线迁移，如通常处于俯冲板块边界的岛弧火山。近年来，有一类特殊的火山逐渐引起了地球科学家的重视：一种既不属于地幔柱成因，又远离板块边界（），但不属于洋岛玄武岩，如太平洋底新发现的小火山。这两种火山分别出现在日本俯冲带的前方和后方，它们的成因无法用经典的板块构造理论解释，还存在巨大的争议（

　　地幔过渡带（410-660 km）具有很强的含水能力，它主要由瓦兹利石和林伍德石组成，它们的含水能力比上地幔的主要矿物（橄榄石）和下地幔的主要矿物（布里奇曼石）多一两个量级。多学科的证据也暗示中国东部的地幔过渡带确实富水，含水量可能达到0.5 wt.%。

　　研究者设计的动力学数值模型结果表明：当俯冲板块与湿的地幔过渡带发生相互作用时，会将地幔过渡带的水挤出，这些水之后进入上下地幔，从而促发部分熔融，形成地震波低速异常及海沟前方的内陆火山（图2）。随着板块后撤，更多的含水地幔流进入上地幔，在海沟后方发生脱水熔融，进而形成petit-spot火山。

　　图2地幔过渡带之上和之下的脱水熔融。a.物质成分场；b.含水量（曲线为等温线）；c.模拟的地震P波速度异常(Yang and Faccenda, 2020)

　　通过动力学模拟优选模型，发现火山岩的时空变化具有这些特征：大陆一侧，距离海沟越远，火山岩越年轻；海沟后方，距离海沟越远，petit-spot就越年轻（图3）。值得注意的是，该模型假设地幔过渡带含水是均匀的，从而使火山岩和petit-spot呈现较好的时空关系，如果过渡带的含水不均匀，可能就会打破这种时空关系。因为只有含水量足够多的区域才能发生熔融，不含水或者含水量不足的区域不能发生熔融，也就是说，如果含水量不足，即使地幔转换带的物质因对流进入上地幔，也不能形成火山岩。

　　地震波低速异常带位于地幔过渡带（410 km）之上，且全球广泛分布，普遍解释是这一低速带由部分熔融引起，且410 km之上的融体密度要比周围地幔更重。该研究支持部分熔融的解释，但实验和模拟表明，410 km处的融体密度要比周围地幔更轻，而不是更重。因为干的熔体相比于周围地幔更重，湿的熔体则更轻，只有更轻，熔体才能进入上地幔并发生熔体抽取。

　　除了含水量可以影响熔融，是否需要考虑其他因素？岩石物理实验获得的地幔固相线 km深度发生熔融有两种可能，一种是存在地幔柱，另一种是含挥发分。地幔过渡带中主要的挥发分有两种：H2O和CO2。如何排除挥发分中的CO2是主因？尽管有实验表明在～400 km深度可能会发生碳酸盐化的玄武岩熔融，可以用来解释俯冲板块上方的低速带（图1中的LVZ3），但解释不了板块后方和下方的低速异常（或部分熔融）。另一个方面，当深度超过～250 km时，随着深度增加，地幔由于Fe饱和（Rohrbach et al., 2007），氧逸度降低，从而变得更加还原，也有研究表明在冷的板块内，由于存在含水矿物，可能会形成氧化环境，但在过渡带深度的碳酸盐岩熔体会发生氧化还原冻结（redox freezing），所以碳在这个深度范围是稳定的,只能以石墨和金刚石的状态存在，不会发生部分熔融。总体而言，碳即使参与了熔融，也不会是主因。

　　这项研究的重要科学意义在于：模拟表明地幔过渡带存在水可以同时解释地质、地球化学和地球物理观测，如地震学上观测的上地幔低速带，以及地质学上观测到的内陆火山（如地中海地区的非造山火山、土耳其—伊朗高原的内陆火山）和petit-spot。

　　陈棋福,艾印双,陈赟, 2019.长白山火山区深部结构的探测研究进展与挑战.中国科学:地球科学, 49(5): 778-795.