原文標(biāo)題：《什么？火山底下的漿網(wǎng)是這樣的？》很久之前，我曾經(jīng)介紹過火山的相關(guān)基礎(chǔ)知識介紹了火山的分類，火山的形成火山的分布。想必大家對火山有一定的了解了，如果還沒有一定解的話，出門右轉(zhuǎn)看看之前的推去！（指路??湯加火山爆發(fā)后，應(yīng)該了解的火山故事?。ㄒ唬?、加火山爆發(fā)后，你應(yīng)該了解的火故事?。ǘ┓植荚谑澜绲母?火山，或多或少都成為了著名旅景點，比如日本富士山，中國的白山天池，以及美國的太平洋珍 —— 夏威夷。今天我們就來聊聊這個著名度假景點、旅猩猩勝地同樣也是地球科學(xué)研究的熱點（?熱點，與地幔柱相關(guān)）。夏威風(fēng)光（來源：知乎 @huanqiuqby）夏威夷位于太平洋中部，由 132 個島嶼組成，這些島嶼由火山爆發(fā)而形成，因此洋中火山爆發(fā)是可以造陸的。早上個世紀(jì)，板塊理論提出之后，們發(fā)現(xiàn)夏威夷島并不在板塊邊緣那么為什么會存在這么大范圍的山分布呢？業(yè)界祖師爺約翰?圖?威爾遜 (John Tuzo Wilson) 這時候提出了一個絕妙的想法，狙如就是熱點理，熱點理論認(rèn)為即使不在板塊邊，板塊內(nèi)部的單個固定地幔柱也形成火山。到了 2003 年，研究人員發(fā)現(xiàn)其實熱點不是固定，而是移動的，也就是說夏威夷現(xiàn)在的分布形狀是由于熱點移動成的。對于夏威夷島的研究從來有斷過，研究越來越細(xì)也越來越入。夏威夷位置不久前，Science 上發(fā)布了一篇文章，文章題目是：The magmatic web beneath Hawai'i. 頂尖期刊文章的題目總是這樣簡潔有力，意思就夏威夷底下的巖漿網(wǎng)。由于技術(shù)段的限制，人們無法直接的看到下的結(jié)構(gòu)，你總不可能把地球來切片吧？這活，可能就“三體人干的動。以目前我們?nèi)祟惖目茖W(xué)平還是辦不到的，畢竟就算鉆井最多 12km，地殼都沒鉆透，就更別想研究地幔土螻。因此就發(fā)更多的間接研究技術(shù)，用的最多就是地球 CT 技術(shù) —— 地震！地震的科普相當(dāng)多了，大家以自己搜羅。我們知道利用地震息可以研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)，甚至地核。因此，更多的地震數(shù)據(jù)可幫助我們獲得更精細(xì)的地下結(jié)構(gòu)這里面還有更多的分析方向，比說獲得地下地震波速度結(jié)構(gòu)進(jìn)行究，以及利用地震定位的數(shù)據(jù)進(jìn)研究。這兩者都是研究地下結(jié)構(gòu)地震學(xué)利器，著重的方向不一樣速度結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)的是整體的結(jié)構(gòu)分，比如哪一塊低速體對應(yīng)什么構(gòu)，哪一塊高速體又對應(yīng)什么構(gòu)造而地震定位更容易判斷某些邊界者構(gòu)造活動更強(qiáng)烈的地方，比如 Benioff zones（貝尼奧夫帶），就是俯沖板片的造。雙層地震帶 —— 貝尼奧夫帶（Tatsumi and Eggins, 1995）既然地震定位數(shù)據(jù)能夠判斷構(gòu)造更活躍地帶，那么火山底下的這些巖漿肯定就是其中之一了。上述提到這篇文章就是利用地震定位的數(shù)進(jìn)行巖漿網(wǎng)的識別判定，不過還要加點其他作料，這個作料就是度學(xué)習(xí)算法。深度學(xué)習(xí)等 AI 算法現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用在了各個業(yè)和領(lǐng)域，無人駕駛汽車等等，地球科學(xué)領(lǐng)域近幾年也呈現(xiàn)了井式的相關(guān)論文數(shù)量增長。具體的 AI 算法如何助力地球科學(xué)領(lǐng)域，我們會在后續(xù)其他推文中單獨聊。無人駕駛汽車（來源：環(huán)球）現(xiàn)在來看夏威夷的巖漿網(wǎng)，文的中心結(jié)論就是通過深度學(xué)習(xí)算等得到的地震定位數(shù)據(jù)，在地幔構(gòu)成了一個巨大的巖床，規(guī)模達(dá) 15km 長，并通過狹長的地震活動帶（25km）和火山相連接，另外還會連通到淺部的一些床等。這些結(jié)構(gòu)充分證實了地幔這個巨大巖床是地下巖漿運輸?shù)?紐，進(jìn)一步證實了巖漿網(wǎng)的連通。地震定位結(jié)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，所有的定位數(shù)據(jù)都從 2018 年基拉韋厄火山口（Kīlauea）坍塌后開始的，總的數(shù)據(jù)量達(dá)到 20 萬個，為什么會有這么多，得益于地震觀測手段的進(jìn)步（地震臺網(wǎng)和流臺站的廣泛布設(shè)）。自從基拉韋火山口坍塌和爆發(fā)后，地震活動得更加強(qiáng)烈。研究者利用這個數(shù)庫，通過深度學(xué)習(xí)的手段進(jìn)行了理，并獲得了精細(xì)的地震目錄（間和時間上都更加精細(xì)）。更加細(xì)的地震目錄是進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的礎(chǔ)，這樣的地震目錄在空間和時上會更加準(zhǔn)確，也更能反演地震動的空間和時間演化規(guī)律。研究通過對數(shù)據(jù)的空間分布和時空演的研究分析后，識別出 Pāhala 的結(jié)構(gòu)，也就是地幔中的巨大巖床結(jié)構(gòu)。在 2018 年后的 3.5 年內(nèi)，這個區(qū)域總共記錄到了 192000 次地震，可謂數(shù)量驚人。在進(jìn)行聚類分后，研究者們發(fā)現(xiàn)其主要是離散層狀近水平結(jié)構(gòu)，整體水平延展 17 公里，向西傾斜約 25°，各簇厚度可達(dá) 300m。在時間演化上，各簇在的活躍時間也現(xiàn)了明顯的不同，顯示了其巖漿動的規(guī)律。左圖 AB 為 Pāhala 的地震定位結(jié)果以及聚類結(jié)果，右圖 ABCD 為針對左圖四個五角星區(qū)域地震英招果的間演化規(guī)律（Wilding et al., 2022）研究者們通過結(jié)合深度學(xué)習(xí)的算法對地數(shù)據(jù)進(jìn)行了精細(xì)的處理，并借此夏威夷火山地下巖漿網(wǎng)進(jìn)行了精的成像，獲得了明確的巖漿網(wǎng)結(jié)，這是一篇異常精彩的研究文章也推進(jìn)了人類對于火山的活動性了進(jìn)一步的認(rèn)識。看來我們?nèi)祟?使作為蟲子也是會積極思索的蟲?。槑б惶幔蠹铱烊タ慈w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.本文來自微信公眾號：石頭科普作室 （ID：Dr__Stone），作者：行雨
