原文標(biāo)題：《什么火山底下的巖漿網(wǎng)這樣的？》很久之，我們?cè)?jīng)介紹過(guò)山的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)介紹了火山的分類(lèi)火山的形成，火山分布。想必大家對(duì)山有了一定的了解，如果還沒(méi)有一定解的話，出門(mén)右轉(zhuǎn)看之前的推文去！指路??湯加火山爆后，你應(yīng)該了解的山故事?。ㄒ唬?加火山爆發(fā)后，你該了解的火山故事（二））分布在世的各地火山，或多少都成為了著名旅景點(diǎn)，比如日本富山，中國(guó)的長(zhǎng)白山池，以及美國(guó)的太洋珍珠 —— 夏威夷。今天我們就來(lái)聊這個(gè)著名度假景、旅游勝地，同樣是地球科學(xué)研究的點(diǎn)（真?熱點(diǎn)，與幔柱相關(guān)）。夏威風(fēng)光（來(lái)源：知乎 @huanqiuqby）夏威夷位于太平洋中部，由 132 個(gè)島嶼組成，這些島嶼由火山爆發(fā)形成，因此海洋中山爆發(fā)是可以造陸。早在上個(gè)世紀(jì)，塊理論提出之后，們發(fā)現(xiàn)夏威夷島并在板塊邊緣，那么什么會(huì)存在這么大圍的火山分布呢？界祖師爺約翰?圖?威爾遜 (John Tuzo Wilson) 這時(shí)候提出了一個(gè)絕妙的法，那就是熱點(diǎn)理，熱點(diǎn)理論認(rèn)為即不在板塊邊界，板內(nèi)部的單個(gè)固定地柱也會(huì)形成火山。了 2003 年，研究人員發(fā)現(xiàn)其實(shí)點(diǎn)不是固定的，而移動(dòng)的，也就是說(shuō)威夷島現(xiàn)在的分布狀是由于熱點(diǎn)移動(dòng)成的。對(duì)于夏威夷的研究從來(lái)沒(méi)有斷，研究越來(lái)越細(xì)也來(lái)越深入。夏威夷置不久前，Science 上發(fā)布了一篇文章，文章題目：The magmatic web beneath Hawai'i. 頂尖期刊文章的題目是這樣簡(jiǎn)潔有力，思就是夏威夷底下巖漿網(wǎng)。由于技術(shù)段的限制，人們無(wú)直接的看到地下的構(gòu)，你總不可能把球來(lái)個(gè)切片吧？這，可能就“三體人干的動(dòng)。以目前我人類(lèi)的科學(xué)水平還辦不到的，畢竟就鉆井也最多 12km，地殼都沒(méi)鉆透，就更別想研究地幔。因此就發(fā)展更多間接研究技術(shù)，用最多的就是地球 CT 技術(shù) —— 地震！地震的科普相多了，大家可以自搜羅。我們知道利地震信息可以研究球內(nèi)部結(jié)構(gòu)，甚至地核。因此，更多地震數(shù)據(jù)可以幫助們獲得更精細(xì)的地結(jié)構(gòu)。這里面還有多的分析方向，比說(shuō)獲得地下地震波度結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，及利用地震定位的據(jù)進(jìn)行研究。這兩都是研究地下結(jié)構(gòu)地震學(xué)利器，著重方向不一樣，速度構(gòu)強(qiáng)調(diào)的是整體的構(gòu)分析，比如哪一低速體對(duì)應(yīng)什么構(gòu)，哪一塊高速體又應(yīng)什么構(gòu)造；而地定位更容易判斷某邊界或者構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈的地方，比如 Benioff zones（貝尼奧夫帶），就是俯沖片的構(gòu)造。雙層地帶 —— 貝尼奧夫帶（Tatsumi and Eggins, 1995）既然地震定位數(shù)據(jù)夠判斷構(gòu)造更活躍地帶，那么火山底的這些巖漿網(wǎng)肯定是其中之一了。上提到的這篇文章就利用地震定位的數(shù)進(jìn)行巖漿網(wǎng)的識(shí)別定，不過(guò)還需要加其他作料，這個(gè)作就是深度學(xué)習(xí)算法深度學(xué)習(xí)等 AI 算法現(xiàn)在已經(jīng)廣泛用在了各個(gè)行業(yè)和域，無(wú)人駕駛汽車(chē)等，在地球科學(xué)領(lǐng)近幾年也呈現(xiàn)了井式的相關(guān)論文數(shù)量長(zhǎng)。具體的 AI 算法如何助力地球學(xué)領(lǐng)域，我們會(huì)在續(xù)其他推文中單獨(dú)聊。無(wú)人駕駛汽車(chē)來(lái)源：環(huán)球網(wǎng)）現(xiàn)來(lái)看夏威夷的巖漿，文章的中心結(jié)論是通過(guò)深度學(xué)習(xí)算等得到的地震定位據(jù)，在地幔重構(gòu)成一個(gè)巨大的巖床，模達(dá)到 15km 長(zhǎng)，并通過(guò)狹長(zhǎng)的震活動(dòng)帶（25km）和火山相連接，外還會(huì)連通到淺部一些巖床等。這些構(gòu)充分證實(shí)了地幔這個(gè)巨大巖床是地巖漿運(yùn)輸?shù)臉屑~，一步證實(shí)了巖漿網(wǎng)連通性。地震定位果分布圖 A 平面圖，B 三維分布（Wilding et al., 2022）至于具體是怎么做的，我們大致述下：首先，所有定位數(shù)據(jù)都是從 2018 年基拉韋厄火山口（Kīlauea）坍塌后開(kāi)始的，總的數(shù)據(jù)量達(dá)到 20 萬(wàn)個(gè)，為什么會(huì)有這么多，得益地震學(xué)觀測(cè)手段的步（地震臺(tái)網(wǎng)和流臺(tái)站的廣泛布設(shè)）自從基拉韋厄火山坍塌和爆發(fā)后，地活動(dòng)變得更加強(qiáng)烈研究者利用這個(gè)數(shù)庫(kù)，通過(guò)深度學(xué)習(xí)手段進(jìn)行了處理，獲得了精細(xì)的地震錄（空間和時(shí)間上更加精細(xì)）。更加細(xì)的地震目錄是進(jìn)結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)，樣的地震目錄在空和時(shí)間上會(huì)更加準(zhǔn)，也更能反演地震動(dòng)的空間和時(shí)間演規(guī)律。研究者通過(guò)數(shù)據(jù)的空間分布和空演化的研究分析，識(shí)別出 Pāhala 的結(jié)構(gòu)，也就是地幔中的巨大巖結(jié)構(gòu)。在 2018 年后的 3.5 年內(nèi)，這個(gè)區(qū)域總記錄到了 192000 次地震，可謂數(shù)量驚人。在進(jìn)行類(lèi)分析后，研究者發(fā)現(xiàn)其主要是離散層狀近水平結(jié)構(gòu)，體水平延展 17 公里，向西傾斜約 25°，各簇厚度可達(dá) 300m。在時(shí)間演化上，各簇在活躍時(shí)間也呈現(xiàn)了顯的不同，顯示了巖漿活動(dòng)的規(guī)律。圖 AB 為 Pāhala 的地震定位結(jié)果以及聚類(lèi)結(jié)，右圖 ABCD 為針對(duì)左圖四個(gè)五星區(qū)域地震結(jié)果的間演化規(guī)律（Wilding et al., 2022）研究者們通過(guò)結(jié)合度學(xué)習(xí)的算法對(duì)地數(shù)據(jù)進(jìn)行了精細(xì)的理，并借此對(duì)夏威火山地下巖漿網(wǎng)進(jìn)了精細(xì)的成像，獲了明確的巖漿網(wǎng)結(jié)，這是一篇異常精的研究文章，也推了人類(lèi)對(duì)于火山的動(dòng)性有了進(jìn)一步的識(shí)。看來(lái)我們?nèi)祟?lèi)使作為蟲(chóng)子也是會(huì)極思索的蟲(chóng)子?。?帶一提，大家快去三體電視劇，哈哈ReferenceTatsumi Y., Eggins S. Subduction zone magmatism. Cambridge: Blackwell Science, Inc. 1995. 1-49Wilding, J. D., Zhu, W., Ross, Z. E., & Jackson, J. M. (2022). The magmatic web beneath Hawai ‘i. Science, eade5755.本文來(lái)自微信公眾號(hào)：石頭科普作室 （ID：Dr__Stone），作者：行?
