岩浆源的产出深度

按瑞士苏黎世联邦工艺研究所地球物理学家NielsenS的结论,由夏威夷群岛火山中流出的岩浆源头位于3000km深处,在地幔和地核之间的边界上。夏威夷热点形成于很大的深度,与发生在大陆构造板块接触边界上的火山作用不同。由于岩浆上升至板块外表面,出现了来自熔融岩石的羽状物。     

夏威夷羽状物说明了什么

有关地球深部构造和成分的概念 ,在很大程度上形成于对夏威夷群岛的研究。有关该区“热点”处于稳定状态的资料被认为是假说的基础。根据这个假说 ,像夏威夷这样的海洋火山群岛的性质是羽状物（“停泊”在深部的炽热地慢物质的圆柱状垂直流）的存在所决定的。大洋群岛和洋中脊玄武岩同位素成分的差别 ,很久以来就被用于检验描述地慢中对流和地球化学进化的各种模式的正确性。例如 ,Ｊ．Ｂｌｉｃｈｅｒｔ-Ｔｏｆｔ及其同事们在不久前完成的工作中 ,根据分析铪（Ｈｆ）同位素表明 ,若干夏威夷熔岩含有古老深海沉积物被改造的痕迹。这个特别有…     

全球构造中超级羽状物的作用

能量巨大的地质过程———造山运动、地震、深海盆的形成 ,都起源于地壳板块的运动。岩石圈板块在俯冲带下沉时被加热 ,同时也促使地幔冷却。在洋中脊区形成新的洋壳 ,后者由于重新沉入地幔而冷却时消除热能 ,用于移动板块。但是这些过程的能量平衡不完全吻合 ,于是地球物理学家推测存在着其它某种地球内部的冷却方法。计算表明 ,几乎在２９００ｋｍ深处 ,在地幔与地核边界上 ,熔化状地核的热能可以形成强大的热物质上升流 ,后者缓慢地达到地表 ,并以火山的形式表现出来。这种比较狭窄的柱状流即羽状物出现在冰岛和夏威夷群岛之下。但是即使…     

地幔柱中原始惰性气体的特性

惰性气体在解译地球的分异过程时是重要的示踪剂。它们证明了经强烈去气的浅地幔以及去气较轻的深部地幔的存在 ,而这二者间通过地幔柱相联。二者均包含不能由大气或地壳次生的原生Ｈｅ和太阳Ｎｅ。它们还获得了不同程度的放射成因、核成因及裂变成因同位素（４Ｈｅ ,２１Ｎｅ ,４０Ａｒ ,１２９Ｘｅ ,１３１ ,１３２ ,１３４ ,１３６Ｘｅ） ,这些同位素形成于早期地幔大量去气之后。浅地幔作为洋中脊玄武岩（ＭＯＲＢ）的源区 ,其元素及同位素组成已较好地建立 ,而关于深地幔柱惰性气体的特性仍存争论。夏威夷与冰岛地幔柱玄武岩中均包含大…     

夏威夷地幔柱动力学

长期以来夏威夷群岛已成为地球动力学理论的发源地,在夏威夷发现的“热点”导致了深部热地幔柱理论的诞生,该理论认为流体地幔是夏威夷大洋火山岛及其它大洋岛弧形成的根源。海洋岛屿玄武岩和洋中脊玄武岩之间的化学与同位素差异一直被地球化学家用来约束地幔对流及地球化学演化模型,Ｂｉｌｃｈｅｒｔ－Ｔｏｆｔ等人展示的铪（Ｈｆ）同位素资料显示夏威夷熔岩中存在古深海沉积物,除自身意义外,该发现说明夏威夷地幔柱的地球化学和地震资料联合分析有助于解决长期困扰地学家的最重要的问题：地幔对流是否成层？成层地幔对流学说最初起源…     

大陆物质是如何进入大洋地幔浅处的?

某些大洋玄武岩具有异常的同位素特征,不同于同一空间的地幔羽但却是古老的大陆岩石圈地幔（如Hawkesworth等,1986）或古老的下陆壳（Kamenetsky等,2001）的典型特征。这些异常组分被认为是大陆开裂期间分离出来并被运移到大洋地幔浅处的岩石圈物质。羽状物的热侵蚀和裂谷作用导致的构造分离都被认为是可能的分离过程,     

热点的移动

板块构造理论家们认为,夏威夷群岛火山的岩浆补给源是不动的。地壳板块在其上空移动,而这个补给源本身成为这种移动的标杆,并以火山的形式在地表留下了痕迹。专家们计算,在整个地球上的热点达40个,其中包括夏威夷、黄石、冰岛、皮特凯思岛和加拉帕戈斯群岛。但是最近几年来,某些地球物理学家对热点是否完全不动产生了怀疑。     

1998年Axial火山喷发之后热液甲烷和氢气浓度的变化

Ａｘｉａｌ火山位于胡安·德富卡海脊中段 ,在过去十年中一直是研究的焦点。水柱研究和原地温度和流体测量结果表明火山喷口上的热量和羽状物颗粒特征都有明显变化。随后对海底新鲜熔岩的观测证实了有两次最新的海底喷发。火山口附近的羽状物流体相对于海水值背景含有更多的由如 ３Ｈｅ、Ｈ２、ＣＨ４ 和Ｍｎ化学物质形成的衍生物。３Ｈｅ化学性质稳定 ,它的浓度可用来确定其它化学物质的稀释因子。还原物质（Ｈ２、ＣＨ４、Ｍｎ）是微生物生长、发育的主要能源 ,因此不是稳定的示踪物。热液系统中ＣＨ４ 的来源可能包括 :①地幔岩浆甲烷的…     

夏威夷玄武岩源区深海沉积物的铪（Hf）同位素证据

全球比例尺上表面固定的热点位置和火山对应于地下软流圈的恒定漂移速率表明它们产生于地幔深处。大洋岛玄武岩（ＯＩＢｓ）的３Ｈｅ／４Ｈｅ比值高于洋中脊玄武岩（ＭＯ＿ＲＢｓ）的３Ｈｅ／４Ｈｅ比值,反映ＯＩＢ地幔中（Ｕ Ｔｈ）／３Ｈｅ比值相对较低,这有可能表明下地幔比上地幔去气少。这种诠释为地幔对流模式提供了一重要限制,与ＯＩＢｓ源区是次生海洋岩石圈（其上物质在很大程度上被预料是去气）的证据相抵触。痕量元素丰度与Ｐｂ、Ｎｄ、Ｈｆ同位素比值都表明原始地幔并不是ＯＩＢｓ的主要源区。锇同位素的测量表明,一旦一种成分…     

Reykjanes海岭以下热点产生浮流的地震证据

在过去的５５Ｍａ期间冰岛的大量火山被认为是由于高温地幔羽的存在 ,使得与大西洋洋中脊（ＭＡＲ）海底扩张有关的减压熔融增强而造成的。尽管地幔羽对海岭的冲击在冰岛海台是最强的 ,但大量的观测表明沿冰岛南部ＭＡＲ的扩张及与其相关的火山受热点的影响而发生了改变。特别是缓慢扩张的ＲＲ比典型的ＭＡＲ要热 ,Ｒｅｙｋｊａｎｅｓ海岭处的海底非常浅 ,地形非常光滑 ,缺乏典型的缓慢扩张中心所具有的割裂和轴谷 ,而且地壳异常厚。此外 ,沿Ｒｅｙｋｊａｎｅｓ海岭喷发的玄武岩的地球化学表明 ,它是冰岛地幔羽源和大西洋洋中脊源的混合。这…     

加拿利区域的热点

以 ДВЕрошенко为首的俄罗斯科学院海洋研究所大西洋分部的专家们 ,审查了有关加拿利群岛、马德拉岛和佛得角群岛是由于上升地幔流在热点区活动而产生的假说。对这个假说有利的证据是 ,在加拿利群岛上火山岩的年龄由西向东随着远离强烈的火山活动区而增加。但是认为这只是一种趋向 ,还带有很大的不确定性 ,再加上群岛不是位于同一海岭上 ,还有在非洲沿岸未发现年龄更为古老的同类岩石。地幔流在其上部运动的板块上留下了火山形成物的痕迹。它们呈东西向弧状延伸 ,并不进入大陆。科学家们研究了深海钻探计划和大洋钻探计划报告中有…     

热点与大洋中脊的相互作用

大规模的火山大洋中脊系统绕地球延伸60 0 0 0 km长 ,几乎全部分布在世界大洋洋底。有的地方 ,大洋中脊火山的规模非常大 ,以致高出海面形成地球上最为壮观的岛屿。冰岛、亚速尔群岛及加拉帕戈斯等都属此类岛屿。因为它们是由深部地幔上升的异常热岩石在小区域内形成的 ,并散布在海底 ,所以称它们为“热点”。但是 ,热点并不是一种孤立的现象。卫星海洋学、地震学、地球化学和地球动力学的最令人激动的进展表明了热点对全球大部分洋中脊系统具有重要的意义和长远的影响。全球已经确认的热点大约有 44个。其中大多数都与洋中脊系统有关联 ,确…     

火山群岛的分布规律

进入火山弧（例如夏威夷 -皇帝链）组分的群岛的分布特征和地质年龄有规律的增长 ,可以良好地用地壳构造板块在地幔中稳定的“热点”之上的等速运动来加以解释。较小规模的“热点”痕迹出现在断续散布的火山成因群岛山脊内 ,其分布与岩石圈厚度相适应。此外 ,这些山脊经常不形成一条线 ,而组成成双的弧 ,就象发生在夏威夷群岛中的那样。该区追踪到开亚群岛（据冒纳 -开亚火山）序列和罗亚（据冒纳 -罗亚火山）群岛序列。形成火山群岛的动力学成为大地构造专家Ｃ．Ｆ．Ｈｉｅｒｏｎｉｍｕｓ和Ｄ．Ｂｅｒｋｏｖｉｃｉ的研究对象。他们出发点的…     

高纬度北大西洋地幔放射成因同位素成分

高纬度北大西洋地幔放射成因同位素成分ＤｉｅｔｅｒＦ．Ｍｅｒｔｚ等冰岛熔岩以及周围上地幔熔岩的成因一直令人争执不休。为解释冰岛上观察到的同位素趋势，有人提供了一个丰富的地幔羽源与衰竭的洋中脊玄武岩（ＭＯＲＢ）源或衰竭的地幔羽源的混合过程。在本文中，冰岛...     

海岛火山的复杂成因

属于夏威夷群岛的卡乌阿依岛对地质学家和地球物理学家来说,早就是一个经典例子。它展示了一座海底火山怎样“长成”高出海平面的雄伟单一岩石海岛。专家们至今都认为,由高地唯一中心均匀流出的大量熔岩流形成的卡乌阿依岛几乎是圆形的轮廓证明了这一点。在３Ｍａ间形成...     

热点移动或板块重组?

Morgan(1972a)将(从转换断层走向和海底扩张速率推断出的)相对板块运动与热点轨迹趋势相结合,建立了一个全球绝对板块运动模式并得出以下结论:①在过去约40 Ma期间,即自从夏威夷-皇帝岭弯曲构造形成以来,没有发生大的板块运动重组;②地幔中的热点相互之间保持固定不变.     

ODP第197航次—夏威夷热点的运动：古地磁的检验

夏威夷—皇帝海山链的弯曲是固定热点基准结构中记录了板块运动变化的最好例证。换句话说 ,弯曲首先记录了夏威夷热点相对于太平洋岩石圈的运动差异。 4种研究支持近来的观点 :(1 )从相对板块运动数据预测的全球板块运动 ;(2 )源于北太平洋海盆的板块扩张速率数据 ;(3 )利用地球和地震层析成像技术的地幔流模拟 ;(4 )来自皇帝海岭的新的古地磁数据。虽然受以前钻探的限制要获得板块运动速率的数据仍相当困难 ,但是最实用的古地磁数据表明太平洋热点已经迁移 ,其运动速率可与晚白垩世至早第三纪 (81～43 Ma)的岩石圈板块相比。如果这个数据…     

印度洋南部凯尔盖朗群岛底下古次大陆：岩石圈地幔的锇同位素证据

当印度从澳大利亚一南极洲分离出来,凯尔盖朗热点地慢流开始活动至今至少已有115Mi,也许长达130Ma之久。凯尔盖朗地幔柱被认为对包括东经九十度海岭、布罗肯海岭和海洋的第二大高原凯尔盖朗高原在内的印度洋盆地的广泛热点火山作用起了重要作用。此外,凯尔盖朗地幔柱亦形成了南半球喷发的玄武岩特征、DUPAC同位素异常。这种地馒柱与印度洋岩石圈的相互作用对整个印度洋盆地地球化学和构造演化有潜在的影响。凯尔盖朗高原和凯尔盖朗群岛成因的一种见解是它们的岩石围基底含有冈瓦纳古陆分裂出残留下的大陆碎块。凯尔盖朗高原南部玄武岩…     

在夏威夷是否“热点不断向北西移动,造成火山喷发时间越向北西越晚”?

《海洋地质与第四纪地质》第11卷首页刊载了地质矿产部石油地质研究所张抗所撰“海台及其性质的初步分析”一文。 该文中提及:“以夏威夷海底山脉为代表者,其岩浆活动受‘热点’的控制,热点不断向北西移动,造成火山喷发时间越向北西越晚”一语(11页),笔者读后深为困惑难解。因为这一说法与一般常见论述相左。 据《地质辞典》(一)下册第303页,热点一词为;“热点(hot spot):形成地柱的地区,从地表上看,叫做热点”。而该书同页的地柱说一词为:“地柱说(Plume theory):本世纪七十年代初,摩根(J.Morgan)提出的一种板块移动机制的学说。他认为地球深部来源的物质,是由于放射性元素分裂,释放热能,在重力高的地点的火山底下升上来的。在地壳以下延伸约2900公里的整个地幔,以每年数厘米速度蠕动着”。接着又指出:     

夏威夷热点

作为地球内部特殊窗口的热点,很久以来就吸引了地质学家的注意,因为它允许我们研究发生在地幔中的作用过程,如它的地球化学演化和在时间上及空间上的对流,以及岩石圈与地幔的相互作用。连续的海底山脉体系———夏威夷(包括海岛)和帝王体系,在太平洋西北部近30°N处具有特殊的折断,大部分地质学家很早就认为这是太平洋岩石圈板块在热点上空运动时留下的痕迹。他们还推测,热点起码在最近1亿年间保持不动,而在连续山脉链中的折断则标志着将近43Ma前,板块的运动方向发生了显著的变化,由南北向转变为北西向。同时,最近10年来的研究,包括模拟和…