超級火山爆發是地球上最強烈的火山事件之一。這些大規模噴發釋放出超過 1,000 立方公里的岩漿、岩石和火山灰，有可能對氣候、生態系統和人類社會產生巨大影響。由於它們的巨大影響力，科學家們正在努力更了解創造和維持這些巨型火山的地下過程。
中國科學院地質與地球物理研究所（IGGCAS）的研究人員開發了北美西部詳細的三維模型，模擬了岩石圈及其下方地函的當前行為。他們的工作揭示了超級火山下岩漿如何形成的新解釋。
研究結果發表於 科學。
重新思考超級火山如何儲存岩漿
多年來，科學家認為超級火山主要由充滿液態岩漿的大型、長壽的火山室組成。在這種傳統方法中，低密度岩漿在地殼內逐漸積聚，形成壓力，直到周圍的岩石破裂、塌陷並最終爆炸。
然而，越來越多的證據表明，活躍的超級火山並不具有如此持久的液體儲存庫。相反，岩漿似乎分佈在被稱為“岩漿糊”系統的大片部分熔融岩石區域。這些糊狀區域可以延伸穿過地球外殼的大部分（岩石圈），形成與先前想像的截然不同的地下結構。
岩石圈是地球寒冷、堅硬的外層，包括地殼和上地函。它的下面是軟流圈，這是一個更熱、更易延展的層，在地質時期一直在緩慢流動。
最近的研究表明，岩漿供應的超級火山形成於軟流圈上部（岩石圈下方的地函）。然而，這種材料究竟如何熔化尚不清楚。當熔融岩石上升到岩石圈時，它與周圍的固體岩石混合，形成高黏性的岩漿糊。這些糊狀系統比液態岩漿更厚、更容易流動，很難解釋它們如何透過簡單的浮力引起超級噴發。
與舊模型中提出的集中岩漿室不同，這些糊狀系統延伸到整個岩石圈。
黃石公園作為天然實驗室
美國西部的黃石火山口是世界上最著名的超級火山之一。在過去的210萬年裡，它經歷了兩次超級噴發，是研究巨型火山系統行為的重要地點。
先前的研究表明，黃石公園有一個巨大的岩漿糊狀系統，該系統延伸穿過岩石圈並向西南方傾斜。研究還表明，較淺、富含液體的岩漿體（類似於岩漿室的經典概念）只能在噴發前不久形成。
雖然科學家們對黃石公園的內部結構有了很多了解，但負責創建和維持這個系統的更深層次的力量卻還不清楚。
北美洲下方的「地幔風」。
研究人員利用新的地球動力學模型發現，黃石公園的岩漿來自地表軟流圈，而不是從地球內部升起的深層地函柱。
根據該模型，向東移動的「地函風」將熾熱的軟流圈物質輸送到黃石公園。這種地幔風是由法拉隆板塊的長期俯衝產生的，法拉隆板塊的殘餘物仍留在北美中部和東部下方。
與大氣風不同，地函風由地函內緩慢流動的熱岩石的廣泛水平運動組成。
當這種浮力物質在大陸下方移動時，它被向下拉到厚厚的岩石圈下方。由此產生的拉伸創造了促進減壓熔化的條件，從而產生岩漿。這項發現挑戰了長期以來的觀點，即黃石公園位於核心-地函邊界之上的深層地函之上。
深層力量如何塑造黃石公園的岩漿系統
研究還表明，地函風有助於確定黃石公園巨大岩漿系統的形狀和演化。
向東的地函流推動黃石以東的厚岩石圈根部。同時，西方的浮力岩石圈產生了相反的力量。這些相互競爭的力量共同有效地「侵蝕」了大陸岩石圈，在黃石公園下方形成了一條向西南傾斜的通道。
此通道是岩漿在岩石圈中上升、移動和演化的有效途徑。因此，它對控制黃石岩漿系統的結構和長期發展起著重要作用。
模型結果與該地區獨立的地球物理和地球化學觀測結果一致。
對超級火山形成的新見解
研究人員表示，他們的研究提供了迄今為止關於超級火山下方大型岩漿系統如何形成的最完整解釋。該模型將軟流圈中岩漿的產生與其在岩石圈中的沉積聯繫起來，將以前難以解釋的過程納入單一的框架中。
這項工作也確定了一種能夠維持大型、長壽的岩漿糊系統的物理機制，這是世界各地許多超級火山所共有的特徵。
