超级火山喷发被定义为喷出超过1000立方公里岩浆、岩石与火山灰的极端火山事件，被认为可能对环境、气候及人类社会造成深远影响。围绕这类喷发的地下过程，研究界持续尝试通过更精细的结构与动力学约束，改进火山危险评估。

中国科学院地质与地球物理研究所（IGGCAS）研究团队近日构建了一个覆盖北美西北部的三维地球动力学模型，用于模拟岩石圈及其下方对流地幔的现今动力学过程，并据此探讨超级火山下方岩浆生成与输运机制。相关成果于4月9日发表在《科学》（Science）杂志上。

研究团队指出，传统观点通常假设超级火山地壳内存在长期稳定、以液态为主的岩浆房，低密度岩浆持续聚集导致压力升高，最终触发地壳破裂、塌陷并发生喷发。但近年来多项研究显示，全球活跃超级火山下方并不普遍存在持续的液态主导岩浆房；相反，岩浆更可能以大范围分散的部分熔融岩石形式存在，即“岩浆糊状体”（magma mush）系统，其分布可延伸覆盖岩石圈的大部分。

在这一框架下，研究团队强调，岩浆从软流圈上部（岩石圈下方浅层地幔）供给的观点已逐渐获得支持，但部分熔融的具体动力学机制仍需进一步厘清。研究同时提到，当熔体进入岩石圈并与周围固体岩石相互作用后，会形成高黏度的岩浆糊状体，其有效黏度至少比液态岩浆高出数个数量级，这也使得依赖浮力驱动的传统喷发机制面临挑战。

黄石火山口被研究团队选作关键案例。该地区在过去210万年内发生过两次超级喷发，且拥有较为丰富的地质、地球物理与岩石学约束。既有研究认为，黄石下方存在长期的大规模跨岩石圈岩浆糊状体系统，几何形态呈向西南倾斜；而类似传统岩浆房的浅层富液态岩浆体，可能仅在喷发前短暂出现。研究团队在此基础上，尝试用地球动力学过程解释其形成与演化。

根据模型结果，黄石岩浆来源被指向浅层软流圈，而非从地核—地幔边界上升的深部地幔柱。研究认为，由法拉隆板块俯冲过程驱动的向东“地幔风”将热的软流圈物质输送至黄石区域；法拉隆板块残余被认为深埋于北美中东部。研究团队将“地幔风”描述为地幔内热而缓慢流动岩石的广泛水平流动，与大气中的风不同。

模型进一步显示，这些具有浮力的软流圈物质在进入厚重岩石圈下方后，产生垂直拉伸并引发显著的减压熔融，从而为岩浆生成提供条件。研究团队据此认为，该结果对“黄石由深部地幔柱供给”的传统假设构成挑战。

在岩石圈结构方面，研究团队提出，向东的地幔流对黄石东侧厚重的北美岩石圈根部施加水平推力，而黄石西侧的浮力岩石圈产生相反方向的向西体力。两类作用力叠加后，可能促使大陆岩石圈发生有效“撕裂”，在黄石下方形成一个向西南倾斜、类似通道的导流体结构。

研究认为，该通道为岩浆在岩石圈内的上升、输送与演化提供了条件，并在一定程度上控制了黄石跨岩石圈岩浆系统的几何形态及长期演化。研究团队表示，模型预测与独立的地球物理和地球化学观测结果相一致。

研究团队还提出，该工作尝试在更完整的框架下解释超级火山下方岩浆系统的形成过程，将软流圈中的岩浆生成与岩石圈内的积累过程联系起来，并给出维持长期存在的大规模岩浆糊状体系统的物理机制；研究称，这一特征在全球多处超级火山中具有普遍性。