
根据一项新研究,黄石国家公园下面的巨型岩浆斑点在北美烧毁时释放了大量的古代氦气。
美国地质调查局的主要研究作者和科学家雅各布·洛斯特恩(Jacob Lowenstern)说:“出现的地壳氦气量超出任何人的预期。”黄石火山天文台。这些发现出现在今天(2月19日)的《自然》杂志上。
黄石国家公园的著名间歇泉在第一次爆炸了210万年前的超级火山遗迹中。火山和间歇泉都归功于他们的存在热点,从地球内部向表面升起的大量熔融岩石。 [信息图:黄石地质这是给出的
但是,在西方之前北美陷入困境研究作者认为,热点是黄石的未来出生地,不受干扰超过20亿年。这为大陆岩提供了足够的时间来通过地壳中的放射性元素衰减来建立大型氦气商店。 (在地球上产生的大多数氦气都来自铀和th。)氦气可能被困在岩石和地下水等液体中。
因为所有人都在西方遇到平原的角落里都很安静,所以没有构造磨碎释放氦通过断裂等断裂。只有当热点在几百万年前钻探地壳钻探时,氦气才能终于逃脱。上升的岩浆加热并破裂了外壳,释放了气体,并通过搅动的液体和熔融岩石为表面提供了一条路径。
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Lowenstern将过程与水龙头进行了比较。他说:“这就像一个很长一段时间后被关闭的钳子,不允许氦气通过外壳迁移,当热点点到达黄石时,它重新打开了。”
Lowenstern和他的合着者在几年前发现了在黄石公园的气体时发现了奇怪的氦气。这些气体(例如二氧化碳,硫和氦气)有助于揭示表面下面的岩浆。
氦气通过裂缝和热特征从外壳逃脱,例如公园的蒸汽通风口和间歇泉。 [视频:黄石国家公园的风景秀丽这是给出的
研究人员测量了两个氦同位素,它们是具有不同中子数量的相同元素的原子。氦3具有一个中子,氦4有两个。
两个氦同位素来自不同的来源。在地球上形成的氦3主要是在地幔中,地壳和芯之间的厚,热层。氦4主要是由于放射性元件的衰减而产生的。气体样品中氦3和氦4的比例表明,氦气来自地幔多少以及来自地壳的多少。
黄石的氦气排放已经以其高氦3含量而闻名,这是该地区下面大量地幔热点的标志。研究报告说,但是氦4在从地壳中逃脱的气体中的比例也比预期的要高得多。
Lowenstern告诉Live Science的《我们的惊人星球》,“这有点令人惊讶。” “不仅在那里真的令人印象深刻地幔来源,但也有这种地壳来源。看到这个古老的签名绝对令人兴奋。”
小但很强
氦气只是每天逃脱黄石的一小部分。公园可产生约350磅。每天(160公斤)氦气,但4400万至1.1亿磅。 Lowenstern说,每天(2000万至5000万公斤)二氧化碳。
研究人员说,即便如此,黄石气体排放中氦4的数量也比应有的数百到数千倍 - 这表明外壳正在释放其稀有同位素的古老商店。
这些发现增加了越来越多的证据表明,地壳可以缓存数十亿年的气体和液体,从而为地球早期提供了一个窗口。 2013年,研究人员报告发现26亿水在加拿大安大略省的一个深层矿山中。
“这项工作是地壳中非常古老的液体积累的另一个重要例子,”英国兰开斯特大学的地球化学家格雷格·荷兰(Greg Holland)说。 “这增加了证据表明,地壳具有在地质上具有重要意义的时间尺度上存储[气体]的重要能力,这对地下寿命的演变以及地幔 - 壳 - 大圈系统如何在地质时间内运行。”
编者注:这个故事于2月20日更新,以纠正氦3与氦4在地球上的比例。
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