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基于同位素数据校正:北海道火山温泉岩浆水溯源研究获俯冲带水循环新认知

筑波大学研究人员通过数值模拟和同位素分析发现,日本北海道屈斜路火山口周边温泉和火山气体中的岩浆水,很可能来自从千岛海沟俯冲下去的太平洋板块。相关论文已发表在《火山学与地热研究杂志》上。

资料来源:火山学与地热研究杂志(2026)

火山地区的温泉水通常主要来自大气降水。雨水或雪水渗入地下后,被深部岩浆加热,最终以温泉形式涌出。不过,这类温泉水中也可能混入来自岩浆系统的水。长期以来,科学界普遍认为岩浆水与俯冲的海洋板块有关,但直接证据并不多。

为寻找更清晰的证据,研究团队选取屈斜路火山口附近的川汤温泉作为研究对象。他们利用数值模拟,追踪俯冲过程中水的同位素组成变化,模拟范围包括困在洋壳中的海水,以及结合在黏土和造岩矿物中的水,并将模拟结果与重建得到的岩浆水同位素数据进行对比。

结果显示,川汤温泉中岩浆水的同位素组成,与太平洋板块在火山口下方约125公里深处释放出的水高度吻合。这一发现为“岩浆水来自俯冲太平洋板块”的判断提供了有力支持。

研究还显示,当相互作用的岩浆体积小于2000立方千米时,岩浆水的同位素组成基本保持稳定。研究人员估算,过去40万年来,俯冲带释放出的水累计至少达到94.6立方千米。

此外,研究团队还重新分析了此前发表的昭和新山喷气孔气体同位素数据。由于气液分离会导致熔岩穹丘喷气孔气体的同位素值发生偏移,研究人员在考虑这一过程后发现,相关数据同样支持岩浆水来源于太平洋板块的观点。

论文作者包括Tsutomu Yamanaka等人。研究人员认为,这些结果有助于进一步理解水在地球深部的迁移过程,以及俯冲板块如何影响火山系统。


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