原文標(biāo)題：《什么？火山底下巖漿網(wǎng)是這樣的？》很久之前我們曾經(jīng)介紹過火山的相關(guān)基知識，介紹了火山的分類，火的形成，火山的分布。想必大對火山有了一定的了解了，如還沒有一定了解的話，出門右看看之前的推文去?。ㄖ嘎??加火山爆發(fā)后，你應(yīng)該了解的山故事?。ㄒ唬?、湯加火山爆后，你應(yīng)該了解的火山故事！二））分布在世界的各地火山或多或少都成為了著名旅游景，比如日本富士山，中國的長山天池，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、旅游地，同樣也是地球科學(xué)研究的點（真?熱點，與地幔柱相關(guān)。夏威夷風(fēng)光（來源：知乎 @huanqiuqby）夏威夷位于太平洋中部，由 132 個島嶼組成，這些島嶼由火山發(fā)而形成，因此海洋中火山爆是可以造陸的。早在上個世紀(jì)板塊理論提出之后，人們發(fā)現(xiàn)威夷島并不在板塊邊緣，那么什么會存在這么大范圍的火山布呢？業(yè)界祖師爺約翰?圖佐威爾遜 (John Tuzo Wilson) 這時候提出了一個絕妙的想法，那就是熱理論，熱點理論認(rèn)為即使不在塊邊界，板塊內(nèi)部的單個固定幔柱也會形成火山。到了 2003 年，研究人員發(fā)現(xiàn)其實熱點不是固定的，而是移動的，就是說夏威夷島現(xiàn)在的分布形是由于熱點移動造成的。對于威夷島的研究從來沒有斷過，究越來越細(xì)也越來越深入。夏夷位置不久前，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萊山力，意就是夏威夷底下的巖漿網(wǎng)。由技術(shù)手段的限制，人們無法直的看到地下的結(jié)構(gòu)，你總不可把地球來個切片吧？這活，可就“三體人”干的動。以目前們?nèi)祟惖目茖W(xué)水平還是辦不到，畢竟就算鉆井也最多 12km，地殼都沒鉆透，就更別想研究地幔了。因此就發(fā)南山更多的接研究技術(shù)，用的最多的就是球 CT 技術(shù) —— 地震！地震的科普相當(dāng)多了，大家可自己搜羅。我們知道利用地震息可以研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)，甚是地核。因此，更多的地震數(shù)可以幫助我們獲得更精細(xì)的地結(jié)構(gòu)。這里面還有更多的分析向，比如說獲得地下地震波速結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，以及利用地震位的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。這兩者都研究地下結(jié)構(gòu)的地震學(xué)利器，重的方向不一樣，速度結(jié)構(gòu)強的是整體的結(jié)構(gòu)分析，比如哪塊低速體對應(yīng)什么構(gòu)造，哪一高速體又對應(yīng)什么構(gòu)造；而地定位更容易判斷某些邊界或者造活動更強烈的地方，比如說 Benioff zones（貝尼奧夫帶），就是俯沖板片構(gòu)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)能夠判斷造更活躍的地帶，那么火山底的這些巖漿網(wǎng)肯定就是其中之了。上述提到的這篇文章就是用地震定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行巖漿網(wǎng)識別判定，不過還需要加點其作料，這個作料就是深度學(xué)習(xí)法。深度學(xué)習(xí)等 AI 算法現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用在了各個行業(yè)領(lǐng)域，無人駕駛汽車等等，在球科學(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 AI 算法如何助力地球科學(xué)領(lǐng)域，我們會在后續(xù)其他貳負(fù)文單獨聊聊。無人駕駛汽車（來：環(huán)球網(wǎng)）現(xiàn)在來看夏威夷的漿網(wǎng)，文章的中心結(jié)論就是通深度學(xué)習(xí)算法等得到的地震定數(shù)據(jù)，在地幔重構(gòu)成了一個巨的巖床，規(guī)模達(dá)到 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巖雍和等這些結(jié)構(gòu)充分證實了地幔的這巨大巖床是地下巖漿運輸?shù)臉?，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，我們大致描述?魚：首先，所有的位數(shù)據(jù)都是從 2018 年基拉韋厄火山口（Kīlauea）坍塌后開始的，總的數(shù)據(jù)量到 20 萬個，為什么會有這么多，得益于地震學(xué)碧山測手段進(jìn)步（地震臺網(wǎng)和流動臺站的泛布設(shè)）。自從基拉韋厄火山坍塌和爆發(fā)后，地震活動變得加強烈。研究者利用這個數(shù)據(jù)，通過深度學(xué)習(xí)的手段進(jìn)行了理，并獲得了精細(xì)的地震目錄空間和時間上都更加精細(xì)）。加精細(xì)的地震目錄是進(jìn)行結(jié)構(gòu)析的基礎(chǔ)，這樣的地震目錄在間和時間上會更加準(zhǔn)確，也更反演地震活動的空間和時間演規(guī)律。研究者通過對數(shù)據(jù)的空分布和時空演化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)。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)行聚類視山析，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 17 公里，向西傾斜約 25°，各簇厚度可達(dá) 300m。在時間演化上，各簇在的活時間也呈現(xiàn)了明顯的不同，顯了其巖漿活動的規(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)域地震結(jié)果隋書時間演化規(guī)（Wilding et al., 2022）研究者們通過結(jié)合深度學(xué)習(xí)的算法融吾地震數(shù)進(jìn)行了精細(xì)的處理，并借此對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)構(gòu)，這是一篇異常精彩的研究章，也推進(jìn)了人類對于火山的動性有了進(jìn)一步的認(rèn)識?？磥?們?nèi)祟惣词棺鳛橄x子也是會積思索的蟲子！（順帶一提，大快去看三體電視劇，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：石頭科普工作室 （ID：Dr__Stone），作者：行?
