[編者注：本故事已於2016年3月10日更正，宣告地幔柱來自地幔而非地核]
在黃石火山口的間歇泉和溫泉深處，潛伏著一座休眠的超級火山——一個強大的龐然大物，能夠在數小時內用數釐米厚的火山灰覆蓋美國西部。是什麼可能引發如此強大的噴發？長期以來，科學家們一直在爭論黃石超級火山的起源，其中最廣為接受的觀點認為，它是由地幔柱形成的——一股來自地球深處地幔層的熱巖柱。但一項新的模擬顯示，傳統的觀點是錯誤的。地幔柱不可能到達地表，因為它被來自古代構造板塊的板塊所阻擋。
該模型的模擬結果上個月在《地球物理研究快報》中詳細介紹，該模型是首個複製地幔柱和下沉板塊之間複雜相互作用的模型。伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的地質學家劉立軍和他的研究生蒂芙尼·倫納德構建了該模型，以複製地表的板塊構造歷史和地球內部的地球物理影像。“沒有人如此大力地建模，”新墨西哥大學的地質學家布蘭登·施曼特說，他沒有參與這項研究。劉立軍和倫納德不僅建立了黃石地下的三維檢視，而且在過去4000萬年中這樣做了，試圖重現從俄勒岡州到懷俄明州點綴美國的火山噴發。
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無論他們如何調整引數，劉立軍和倫納德都無法重現近期的大部分噴發。原因很簡單：“板塊是霸凌者，”俄勒岡大學的地球物理學家尤金·漢弗萊斯說，他也沒有參與這項研究。“相比之下，地幔柱只是相當軟弱。”
大約在1億年前，太平洋板塊和北美板塊開始匯聚時，有問題的板塊被驅動深入地球地幔。就像獨木舟槳劃過水面一樣，地幔圍繞下沉的板塊流動，導致壓力向前方積聚。但模型顯示，在1500萬年前，壓力差變得難以承受，板塊開始撕裂。下方的地幔柱穿過板塊湧出，導致大規模的岩漿噴發，其模式和時間似乎與斯廷斯-哥倫比亞河溢流玄武岩一致，後者的熔岩噴發量是1980年聖海倫斯火山噴發量的一百萬倍。
但這就是模型與地質表面特徵相似之處的終點。儘管下沉板塊的中心有一個巨大的孔洞，但地幔柱並沒有繼續穿過它上升。這是因為地幔更像蜂蜜而不是水——它具有高度粘性。因此，隨著板塊繼續下沉，它將周圍的地幔也向下拉，最終封閉了孔洞，並在接下來的1500萬年中阻止了地幔柱到達地表。最受青睞的假設無法解釋自首次溢流玄武岩以來的一系列火山噴發，包括僅在210萬年前形成的黃石火山口。“最終，我們需要對黃石的形成做出新的解釋，”劉立軍說。
換句話說，該團隊需要找到額外的熱源。倫納德認為這可能來自胡安·德富卡海嶺——太平洋中一個鋸齒狀的火山縫隙，在那裡，岩漿從擴張的板塊之間滲出，形成新的海底——。雖然這距離今天的黃石熱點幾乎有1600公里，但海嶺很容易影響北美板塊的中部。因為它恰好位於卡斯卡迪亞俯衝帶的西側，年輕的海底很容易被推到北美板塊下方以東。因此，很可能在數百萬年前發生的某些事件刺激了胡安·德富卡板塊內的大量熱量，然後這些熱量被鏟到北美板塊下方，並隨著一系列火山噴發而被掃過，直到最終幫助在落基山脈形成了黃石巨大的火山口。
儘管科學家們將繼續爭論黃石的模糊起源，但該模型清楚地表明，板塊比以前認為的更為重要。“這就像煙囪裡的煙被某種風暴捲走一樣，”漢弗萊斯說。“但這並不是一股強大的地幔柱能夠穿透一切。”