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聽(tīng)說(shuō)地球也開(kāi)了“熱點(diǎn)”?貌似還是全時(shí)通

  • 2019-01-04 09:51:55
  • 來(lái)源:中科院地質(zhì)地球所
  • 作者:宋帥華
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熱點(diǎn)

每天被充斥身邊的熱點(diǎn)新聞所包圍的我們,卻鮮有人知道,地球在漫長(zhǎng)的演化歷史中,也存在著不少的Hotspot,中文直譯過(guò)來(lái)就是“熱點(diǎn)”。今天,我們一起來(lái)了解這些地球上的特殊“點(diǎn)”。

(夏威夷-海皇島鏈)

盡管“熱點(diǎn)”的概念并不為大眾所熟知,但是由“熱點(diǎn)”所形成的一系列世界級(jí)的獨(dú)特風(fēng)景,卻早已名揚(yáng)四海。

比如,大名鼎鼎的美國(guó)黃石國(guó)家公園,是美國(guó)乃至世界上第一個(gè)國(guó)家公園,其中的老忠實(shí)噴泉、大棱鏡溫泉等廣為人知。相關(guān)研究表明,黃石國(guó)家公園種種令人嘆為觀止的景觀,其原因就是其公園之下存在著一個(gè)“熱點(diǎn)”。

(美國(guó)黃石國(guó)家公園-大棱鏡溫泉)

(1898年老忠實(shí)泉—第一次彩色照相)

當(dāng)然還有最經(jīng)典的“熱點(diǎn)”——夏威夷-;蕧u鏈。這里也是“熱點(diǎn)”研究的起點(diǎn)。

(夏威夷群島最高峰——冒納凱阿火山)

(冒納凱阿火山頂天文臺(tái))

 

NEWS

 

“熱點(diǎn)”起源—約翰·圖佐·威爾遜的貢獻(xiàn)

威爾遜的名字,對(duì)板塊構(gòu)造有所了解的人來(lái)說(shuō)無(wú)不如雷貫耳,“威爾遜超大陸旋回”被認(rèn)為是地球板塊運(yùn)動(dòng)的基本模式之一。然而威爾遜先生的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)不止于此,在其提出“超大陸旋回”之前,威爾遜在1963年時(shí)有了一種想法,認(rèn)為像夏威夷群島這樣的火山鏈?zhǔn)前鍓K緩慢地移動(dòng)時(shí)經(jīng)過(guò)地表下一個(gè)“固定的”熱點(diǎn)而形成的,也正因如此,越靠近尾部的火山島和海山,年齡越老,所受的侵蝕也越多。

 

(夏威夷島鏈形成模式圖)

 

該假說(shuō)的提出,也可以解釋其他假說(shuō)難以解釋的一個(gè)現(xiàn)象,即在鏈中有一個(gè)拐點(diǎn),這個(gè)拐點(diǎn)標(biāo)志著太平洋板塊的運(yùn)動(dòng)在大約4700萬(wàn)年前曾經(jīng)發(fā)生過(guò)改變,其方向從偏北轉(zhuǎn)為更接近西北。


 

 

(熱點(diǎn)運(yùn)動(dòng)模型)

盡管最近一段時(shí)間,學(xué)術(shù)界對(duì)于熱點(diǎn)的概念依舊存在一些爭(zhēng)議,如一些研究者認(rèn)為熱點(diǎn)并不是位置完全固定的,熱點(diǎn)的演化模型可能比我們?cè)谀P椭兴故镜母訌?fù)雜。However,熱點(diǎn)模型的提出,依舊為我們理解地球的演化,提供了一個(gè)很好的切入點(diǎn)。

 

(約翰·圖佐·威爾遜)

 

為了紀(jì)念緬懷威爾遜先生,學(xué)術(shù)界將位于加拿大西部地區(qū)的一座海山命名為圖佐·威爾遜海山。這座海山同樣被認(rèn)為是熱點(diǎn)成因。

(圖佐·威爾遜海山)

熱的概念與分布

熱點(diǎn)在地質(zhì)學(xué)上是指地球表面長(zhǎng)期活躍的火山活動(dòng)的地區(qū)。大部分學(xué)者認(rèn)為熱點(diǎn)源于一股較熱的、狹窄的地幔物質(zhì),從地幔與地核之間的邊界開(kāi)始向上進(jìn)行對(duì)流而形成的,這稱(chēng)為“地幔柱”(mantle plume)成因。

而另一種觀點(diǎn),則把熱點(diǎn)的成因指向了海洋地殼,洋殼發(fā)生俯沖,最終隱沒(méi)至核幔邊界(Gutenberg discontinuity),海洋地殼因其密度較小而上升,且過(guò)程中減壓融熔。

 

(全球“熱點(diǎn)”分布圖,圖片來(lái)源于Foulger (2010))

地質(zhì)學(xué)家也確認(rèn)出了全球40到50個(gè)熱點(diǎn),最活躍的熱點(diǎn)包括夏威夷、留尼旺、黃石、加拉帕戈斯群島、冰島等地。

 

“熱點(diǎn)勝地”

1、世界上最活躍的火山——夏威夷基拉韋厄火山

基拉韋厄火山(英語(yǔ):Kīlauea)是夏威夷島上的五個(gè)盾狀火山之一,是目前世界上觀光客流量最大的火山,也是最活躍的火山。據(jù)統(tǒng)計(jì),在20世紀(jì)內(nèi)該火山就噴發(fā)了52次。

 

(1983年爆發(fā)中的普奧奧火山口)

1983年1月3日,夏威夷大島東側(cè)山脊區(qū)的熱帶叢林里裂開(kāi)一個(gè)裂縫。巖漿噴射高度達(dá)到460米,經(jīng)過(guò)三年共44周期的爆發(fā),形成了高達(dá)255米的普奧奧火山口。

而最近的一次噴發(fā),則是在2018年5月,在一場(chǎng)5.0級(jí)的地震后,該地區(qū)20天內(nèi)相繼裂開(kāi)22個(gè)裂縫。

 

(熔巖流將公路摧毀)

(熔巖流逐漸流向大海)

 隨后巖漿大量噴出,尤以8號(hào)裂縫為甚,熔巖將東側(cè)的卡波霍灣以及綠湖(夏威夷島面積最大的天然淡水湖)全部摧毀,導(dǎo)致近2000人撤離并造成1人重傷。噴發(fā)一直到2018年8月中旬才慢慢減弱。

2、新英格蘭熱點(diǎn)

新英格蘭海山鏈位于大西洋內(nèi),延綿超過(guò)1000公里,整個(gè)海山鏈包括逾20個(gè)已經(jīng)熄滅的海山。

 

(新英格蘭海山鏈)

海山高度從海床開(kāi)始計(jì)算,許多超過(guò)4000米。新英格蘭熱點(diǎn)是北大西洋中最長(zhǎng)的海山鏈,由于北美板塊在熱點(diǎn)上方移動(dòng)而形成新英格蘭海山鏈。

3、世界最美島嶼——加拉帕戈斯群島

這里有獨(dú)特的生物體系,海鬣蜥、巨龜、加拉帕戈斯企鵝等。當(dāng)年這里給了達(dá)爾文很大的啟示,才有了后來(lái)著名的進(jìn)化論的提出。

(海水中游弋的海鬣蜥)

(已知體型最大的龜)

(加拉帕戈斯群島海灘邊上的海獅)

除了物種獨(dú)特以外,加拉帕戈斯群島也是典型的熱點(diǎn)成因。加拉帕戈斯的火山活動(dòng)已經(jīng)至少持續(xù)了2000萬(wàn)年。由于納斯卡板塊向東移動(dòng),經(jīng)過(guò)下方的熱點(diǎn),逐漸形成了加拉帕戈斯群島。

 

熱點(diǎn)概念的提出,距今已有50余年,大量的熱點(diǎn)在全球范圍內(nèi)被不斷發(fā)現(xiàn),不過(guò)“熱點(diǎn)”概念也面臨著巨大的爭(zhēng)論。隨著科研工作者不斷深入地研究,神秘又充滿魅力的“熱點(diǎn)”,會(huì)讓我們?cè)谡J(rèn)識(shí)地球演化的過(guò)程中,得到更多的驚喜嗎?我們拭目以待。

(圖片來(lái)源于維基百科)

參考文獻(xiàn):

(1)BSteinberger, C Gaina, Plate-tectonic reconstructions predict part of theHawaiian hotspot track to be preserved in the Bering Sea, Geology 35 (5),407–410

(2)MainakChoudhuri; Michal Nemčok (22 August 2016). MantlePlumes and Their Effects. Springer. pp. 18–.ISBN 978-3-319-44239-6

(3)鐘福平,鐘建華,由偉豐,王化愛(ài).地幔柱與洋脊分段成因探討[J].海洋學(xué)報(bào)(中文版),2011,33(01):98-103.

(4)童航壽.地幔柱構(gòu)造研究概述[J].鈾礦地質(zhì),2009,25(04):193-201.

(5)韓碩碩,陳永順.Hawaii地幔柱近35Ma的體積流量變化[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,45(03):444-450.

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