Barruol说:“直到现在,人们总是习惯于在没有直接观察的情况下谈论地幔柱。我们的实地考察将告诉大家,地幔柱是否存在。”
极为复杂
研究者对夏威夷地幔柱了解越深,便越能感受到其复杂程度。根据经典的地幔柱范式,炎热的黏性岩石从地底涌到岩石圈,在继续向上流动并最终成为火山熔岩的一部分之前会在此处停留一段时间,直到形成一层厚度约为100公里的堆积层。不过,地震图像显示夏威夷的地底结构与众不同,岩石圈下方的地幔柱呈膨胀态势,这是一个出人意料的结果。
美国马诺阿夏威夷大学地球物理学家Maxim Ballmer认为,岩石化学可以解释地幔柱膨胀的原因。如果夏威夷地幔柱蕴涵丰富的榴辉岩,它将在涌到地下约400公里处停滞下来,因为榴辉岩的浓度比一般地幔物质大。夏威夷地幔柱将在那里堆积,并水平延展开来。最终,随着越来越多的热量从下方涌来,富含榴辉岩的岩石将会像“缩小版”的地幔柱一样轻快地向上涌去。
研究者还在夏威夷地下发现了其他奇异现象。一个由英国南安普顿大学的Catherine Rychert领导的小组,利用从地幔柱实验中得到的数据探测地表下方约110至155公里深处的一片暖池。但该研究小组发现,这处暖池并非处于夏威夷群岛主岛的正下方,而是位于其西方约100公里的区域。Rychert说,可能说明夏威夷地幔柱在抵达地表之后“拐弯”了,这可能是受到了某种影响,在这种影响下,地幔柱转而朝另一个方向流动。或者地幔柱本身就是在沿着一条倾斜的通道前进。
这些推测的背后是一场围绕着地幔柱实验所能企及的深度的争论。要想获得可信数据,地下1500公里可能便是它的极限了。Sigloch和Barruol的目标之一便是通过在留尼汪岛周围密集布置一系列工具来研究更深层的地幔柱。Sigloch补充道:“在这里,我们有希望将观测范围一直延伸到地幔的下半部,然而用同样的方法研究夏威夷地幔柱是不可能的。”
实验之争