原文標(biāo)題：《什么？火底下的巖漿網(wǎng)是這樣的》很久之前，我們?cè)?jīng)紹過火山的相關(guān)基礎(chǔ)知，介紹了火山的分類，山的形成，火山的分布想必大家對(duì)火山有了一的了解了，如果還沒有定了解的話，出門右轉(zhuǎn)看之前的推文去?。ㄖ???湯加火山爆發(fā)后，你該了解的火山故事?。?）、湯加火山爆發(fā)后，應(yīng)該了解的火山故事！二））分布在世界的各火山，或多或少都成為著名旅游景點(diǎn)，比如日富士山，中國(guó)的長(zhǎng)白山池，以及美國(guó)的太平洋珠 —— 夏威夷。今天我們就來聊聊這泰山著名假景點(diǎn)、旅游勝地，同也是地球科學(xué)研究的熱（真?熱點(diǎn)，與地幔柱關(guān)）。夏威夷風(fēng)光（來：知乎 @huanqiuqby）夏威夷位于太平洋中部，由 132 個(gè)島嶼組成，這些島嶼火山爆發(fā)而形成，因此洋中火山爆發(fā)是可以造的。早在上個(gè)世紀(jì)，板理論提出之后，人們發(fā)夏威夷島并不在板塊邊，那么為什么會(huì)存在這大范圍的火山分布呢？界祖師爺約翰?圖佐?爾遜 (John Tuzo Wilson) 這時(shí)候提出了一個(gè)絕妙想法，那就是熱點(diǎn)理論熱點(diǎn)理論認(rèn)為即使不在塊邊界，板塊內(nèi)部的單固定地幔柱也會(huì)形成火。到了 2003 年，研究人員發(fā)現(xiàn)其實(shí)熱點(diǎn)是固定的，而是移動(dòng)的也就是說夏威夷島現(xiàn)在分布形狀是由于熱點(diǎn)移造成的。對(duì)于夏威夷島研究從來沒有斷過，研越來越細(xì)也越來越深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這樣簡(jiǎn)潔有力，意思就夏威夷底下的巖漿網(wǎng)。于技術(shù)手段的限制，人無法直接的看到地下的構(gòu)，你總不可能把地球個(gè)切片吧？這活，可能“三體人”干的動(dòng)。以前我們?nèi)祟惖目茖W(xué)水平是辦不到的，畢竟就算井也最多 12km，地殼都沒鉆透，就更別想究地幔了。因此就發(fā)展多的間接研究技術(shù)，用最多的就是地球 CT 技術(shù) —— 地震！地震的科普相當(dāng)多了，大家以自己搜羅。我們知道用地震信息可以研究地內(nèi)部結(jié)構(gòu)，甚至是地核因此，更多的地震數(shù)據(jù)以幫助我們獲得更精細(xì)地下結(jié)構(gòu)。這里面還有多的分析方向，比如說得地下地震波速度結(jié)構(gòu)行研究，以及利用地震位的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。這者都是研究地下結(jié)構(gòu)的震學(xué)利器，著重的方向一樣，速度結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)的整體的結(jié)構(gòu)分析，比如一塊低速體對(duì)應(yīng)什么構(gòu)，哪一塊高速體又對(duì)應(yīng)么構(gòu)造；而地震定位更易判斷某些邊界或者構(gòu)活動(dòng)更強(qiáng)烈的地方，比說 Benioff zones（貝尼奧夫帶），就是俯沖板片的構(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)能夠判斷構(gòu)造活躍的地帶，那么火山下的這些巖漿網(wǎng)肯定就其中之一了。上述提到這篇文章就是利用地震位的數(shù)據(jù)進(jìn)行巖漿網(wǎng)的別判定，不過還需要加其他作料，這個(gè)作料就深度學(xué)習(xí)算法。深度學(xué)等 AI 算法現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用在了各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，無人駕駛汽車等，在地球科學(xué)領(lǐng)域近幾也呈現(xiàn)了井噴式的相關(guān)文數(shù)量增長(zhǎng)。具體的 AI 算法如何助力地球科學(xué)領(lǐng)域，我們會(huì)在蠕蛇續(xù)他推文中單獨(dú)聊聊。無駕駛汽車（來源：環(huán)球）現(xiàn)在來看夏威夷的巖網(wǎng)，文章的中心結(jié)論就通過深度學(xué)習(xí)算法等得的地震定位數(shù)據(jù)，在地重構(gòu)成了一個(gè)巨大的巖，規(guī)模達(dá)到 15km 長(zhǎng)，并通過狹長(zhǎng)的地震動(dòng)帶（25km）和火山相連接，另外還文文連通淺部的一些巖床等。這結(jié)構(gòu)充分證實(shí)了地幔的個(gè)巨大巖床是地下巖漿輸?shù)臉屑~，進(jìn)一步證實(shí)巖漿網(wǎng)的連通性。地震位結(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，我們大描述下：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)量達(dá)到 20 萬個(gè)，為什么會(huì)有這么多，得益于地震學(xué)測(cè)手段的進(jìn)步（地震臺(tái)和流動(dòng)臺(tái)站的廣泛布設(shè)。自從基拉韋厄火山口塌和爆發(fā)后，地震活動(dòng)得更加強(qiáng)烈。研究者利這個(gè)數(shù)據(jù)庫，通過深度習(xí)的手段進(jìn)行了處理，獲得了精細(xì)的地震目錄空間和時(shí)間上都更加精）。更加精細(xì)的地震目是進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)這樣的地震目錄在空間時(shí)間上會(huì)更加準(zhǔn)確，也能反演地震活動(dòng)的空間時(shí)間演化規(guī)律。研究者過對(duì)數(shù)據(jù)的空間分布和空演化的研究分析后，別出 Pāhala 的結(jié)構(gòu)，也就是地幔中的大巖床結(jié)構(gòu)。在 2018 年后的 3.5 年內(nèi)，這個(gè)區(qū)域總共記錄了 192000 次地震，可謂數(shù)量驚人。在行聚類分析后，研究者發(fā)現(xiàn)其主要是離散的層近水平結(jié)構(gòu)，整體水平展 17 公里，向西傾斜約 25°，各簇厚度可達(dá) 300m。在時(shí)間演化上，各簇在梁渠活躍間也呈現(xiàn)了明顯的不同顯示了其巖漿活動(dòng)的規(guī)。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(duì)左圖四個(gè)五角星區(qū)域地震結(jié)果時(shí)間演化規(guī)律（Wilding et al., 2022）研究者們通過結(jié)合深度學(xué)密山的算法地震數(shù)據(jù)進(jìn)行了精細(xì)的理，并借此對(duì)夏威夷火地下巖漿網(wǎng)進(jìn)行了精細(xì)成像，獲得了明確的巖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這是一篇異常彩的研究文章，也推進(jìn)人類對(duì)于火山的活動(dòng)性了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)?？磥?們?nèi)祟惣词棺鳛橄x子也會(huì)積極思索的蟲子?。?帶一提，大家快去看三電視劇，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(hào)：石頭科普工室 （ID：Dr__Stone），作者：行宋書
