科學家發現，地球史上最極端的火山事件之一，不僅形成了巨大的水下高原，更改變了其下方海洋板塊的結構與化學成分。
由岡山理科大學講師 Azusa Shito 領導，並與東京理科大學副教授 Akira Ishikawa 及廣島大學教授 Masako Yoshikawa 合作的研究團隊，利用地震波探測了翁通爪哇高原（Ontong Java Plateau）下方的深層結構。他們的研究結果顯示，龐大的岩漿量穿透了現有的板塊，形成了垂直侵入的網絡，並化學性地改變了周圍的岩石。
這項研究成果發表於《Geophysical Research Letters》期刊。
A Hidden Structure Beneath the Ontong Java Plateau
翁通爪哇高原（OJP）下方的海洋板塊，其結構似乎不像典型的海洋板塊那樣相對簡單。相反地，研究人員發現了其內部由水平層狀結構組成，並被垂直岩漿通道群所穿插。
這些垂直結構被稱為岩脈（dikes）。岩脈形成於熔融的岩石穿透裂縫並在其中冷卻時。這些侵入體的大量聚集，稱為岩脈群（dike swarms），即使在岩漿固化後，也能保存強烈火山活動的紀錄。
研究團隊還偵測到板塊內異常低的地震波速度。這表明來自地球深處上升的岩漿，並非僅僅穿過板塊。它很可能也改變了板塊的化學成分。
The Largest Oceanic Plateau on Earth
翁通爪哇高原（OJP）位於西太平洋海域，是世界上最大的海洋高原。海洋高原是由大量熔岩噴發形成的巨大隆起的海底區域。
OJP 大約在 1.1 億至 1.2 億年前，在一場非凡的海底火山活動期間形成。這場事件被認為是地球歷史上已知規模最大的火山噴發。
科學家們曾提出，這次噴發釋放的熱量、氣體和火山物質足以嚴重擾亂全球環境。它也可能透過改變海洋化學、氣候以及海水中的氧氣含量，促成了物種大滅絕。
近期研究顯示，這次火山事件可能由地幔深處上升的熱化學羽（thermochemical plume）所驅動。地幔羽是異常高溫物質向上移動通過地球內部的柱狀流。熱化學羽在化學成分上也與周圍的地幔不同，並可能攜帶從古代海洋地殼回收的物質。
儘管這類羽流可以產生大量的岩漿，但科學家們尚未完全理解這些岩漿如何影響其上方的現有海洋板塊。
Seismic Waves Reveal the Plate's Interior
為了檢測 OJP 下方的板塊，研究人員研究了稱為 Po 和 So 波的高頻地震訊號。這些訊號由部署在高原周圍的海底地震儀以及附近島嶼上的儀器記錄。
Po 和 So 波會穿過海洋板塊，而不是僅僅通過周圍的地幔。由於它們的速度和強度取決於穿過的岩石，因此可以揭示海底深處隱藏的層狀結構、斷層和其他構造。
在典型情況下，Po 和 So 波是在 P 波和 S 波透過海洋板塊內的層狀結構反覆散射時形成的。這種反覆散射使得訊號能夠傳播數千公里。
在 OJP 附近記錄到的波的行為方式卻很不尋常。Po 波在這個區域高效傳播，而 So 波則顯著減弱。
這種差異提供了一個重要線索，表明高原下方的板塊具有比大多數海洋板塊更複雜的內部結構。
Ancient Magma Channels Cross the Plate
科學家們利用地震波形建模，來確定哪種類型的結構能夠產生觀察到的波形。
他們的研究結果顯示，該板塊包含水平層狀結構，並被岩脈群（垂直侵入體）所穿插。水平層狀結構使得某些地震波能夠長距離傳播，而垂直侵入體則似乎會干擾並削弱其他波。
這項發現提供了證據，表明岩漿曾經透過許多獨立的通道穿過現有的海洋板塊。這些通道共同形成了不斷增長的高原下方廣闊的地下網絡。
Magma May Have Changed the Plate's Chemistry
研究團隊發現了 OJP 與普通海洋板塊之間的另一個主要差異。Po 和 So 波在高原下方傳播的速度都顯著減慢。
地震波在穿過比典型地幔物質更熱、更不堅固、有斷層或化學成分不同的岩石時，速度會減慢。研究人員得出結論，僅僅是結構無法完全解釋異常低的傳播速度。
他們推測，來自熱化學羽的岩漿穿過板塊，形成了岩脈群，然後與周圍的地幔岩發生反應。這個過程導致了板塊的化學改質（即再富集）。
當岩漿將先前因部分熔融而流失的化學成分恢復到地幔岩中時，就會發生再富集。地幔主要由稱為橄欖岩的岩石組成。當該岩石的一部分熔化時，一些元素會隨熔融物質一起被移除。之後的岩漿可以將這些成分帶回，改變岩石的礦物含量和物理性質。
Giant Eruptions Can Transform Oceanic Plates
研究結果表明，大規模火山事件的作用遠不止於用厚厚的熔岩層覆蓋海底。來自地球深處的岩漿可以使海洋板塊破裂，形成廣泛的岩脈網絡，並改變板塊本身的化學成分。
這種物理化學改質的模型，可以增進科學家對海洋板塊如何演變以及大型火山省如何重塑地球內部的理解。
該研究發表於《Geophysical Research Letters》期刊。
從地幔深處上升的地幔羽，其組成物質在化學成分上與周圍地幔不同，並可能包含來自古代海洋地殼的成分。
地幔中的橄欖岩在部分熔融產生熔融成分並被提取後，會變得貧瘠。將熔融成分重新引入這種貧瘠橄欖岩的過程，稱為再富集。
資料來源：岡山理科大學。注意：內容可能因風格和長度而有所編輯。
