科学网独家揭秘：中国地质大学地球物理与空间信息学院的特任教授刘浩带领团队，成功破获了夏威夷双火山岛链的生成机制，并搭建了一套关于大型地震波低速省内部构造与流变特性的全新理论体系。这项硬核成果为探索地球深部的热化学演变过程提供了原创性学术支撑，相关论文已发表在《自然·通讯》上，标题为“富含布里奇曼石的原始地幔块体驱动夏威夷双火山岛链形成”，堪称地球科学界的“中国方案”。
大型地震波低速省中广泛分布的富含布里奇曼石的高黏度原始地幔物质，不仅直接影响着双火山链的发育走向，还与大火成岩省的间歇性喷发存在千丝万缕的联系。这张示意图，直观呈现了地球深处这些“隐形推手”的运作轨迹。图片由受访研究单位提供。
长久以来，地幔柱理论被视作地球动力学的“黄金定律”——经典模型假定，源自地球深部的地幔柱会持续向上运动，在地表留下一串年龄依次递减的火山足迹。夏威夷至皇帝海山链正是这一理论最经典的实锤案例，像一条笔直的时间轴刻在太平洋底。
但现实观测让科学家们集体“破防”了：在过去五百万至七百万年间，夏威夷地区竟然并行发育出两条近乎平行的火山链——洛亚链与凯阿链。这两条链在同位素组成、热状态、熔体产出量以及地震波传播特性上均表现出截然不同的“性格”。学者们推测，这波反常操作可能源于地球深部大型地震波低速省内部的结构差异和物质成分不均匀，却一直拿不出靠谱的理论模型来系统解释其内在驱动机制。
面对这个理论“黑洞”，研究团队选择“硬刚”到底——他们搭建了一套三维热化学地幔柱数值模拟系统，同时结合高温高压条件下的矿物物理学计算，成功还原了地球深层的地质活动过程，最终锁定了关键变量。这套黑科技模拟系统，让看不见的地幔动力学变得触手可及。
模拟结果让人直呼“绝绝子”：从地球深部低速省上升的地幔柱会不断卷入一种特殊的高黏度原始地幔物质——富含布里奇曼石的古老块体。这种物质并不会均匀散开，而是倾向于聚集在洛亚火山链一侧，使地幔柱产生明显的成分非对称结构。由于其黏度极高，运动过程中会释放更多摩擦热能，导致洛亚侧的地幔温度显著高于凯阿侧。正是这种“物质分布不均叠加温差悬殊”的双重效应，造就了两条火山链在各项地球化学与地球物理指标上的全部观测差异——堪称地球深处的一场“冰与火之歌”。
另一项硬核操作是，研究团队整合地球化学分析、地球物理探测与数值模拟成果，对高黏度原始地幔块体的黏度参数进行了精确量化。通过多轮精细模拟与反复校验，他们将其黏度范围锁定在普通地幔物质的十倍至三十倍之间，大幅降低了估算误差，为深入理解地球深部物质的流变特性提供了可靠的数据底座。
让人眼前一亮的是，这种古老原始地幔块体并非夏威夷地区的独家特供，而是广泛散布于全球地球深部低速省区域之内。它们是地球形成早期、远古岩浆洋冷却结晶后残存的“原初地球材料”，堪称地球的“时光胶囊”——不仅记录了地球童年时期的秘密，还催生了夏威夷双火山链的奇特格局，并在全球火山分布模式、大规模岩浆岩区域的循环性喷发等重大地质事件中扮演了关键角色。
这项研究的意义，绝不只是给夏威夷双火山链的身世来了个“全网首曝”，更重要的是，它搭建了一个新颖的逆向研究途径：科学家可以通过观察地表的火山活动轨迹，反向推演地球深层数十亿年来的热化学演化历程，为探索地球内部长期动态打开了一扇新窗口。这波操作不仅展现了我国科研团队的创新硬实力，也为人类认知地球演化史贡献了实实在在的“中国智慧”和地球科学担当。
该研究的“幕后操盘手”刘浩特任教授担任第一作者兼通讯作者，中国科学技术大学的冷伟教授担任共同通讯作者。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资金支持。相关论文全文可在《自然》官方网站查阅获取，干货满满，值得深挖。
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