夏威夷海床下發(fā)現(xiàn)巨型熱巖區(qū)寬度1300公里

傳統(tǒng)觀點認為，夏威夷的火山島由一個直通地球炙熱核心的熱巖地幔柱形成，這個熱巖地幔柱現(xiàn)仍在給火山島“供料”。對于這一傳統(tǒng)觀點，一項新的研究發(fā)現(xiàn)提出挑戰(zhàn)。美國科學(xué)家表示，他們發(fā)現(xiàn)堅實證據(jù)，證明夏威夷海床下方存在一個巨大的熱巖區(qū)，但它并不是從地核延伸到地表的地幔柱。這個巨大的熱巖區(qū)距離最近的夏威夷島嶼數(shù)百公里。

直到現(xiàn)在，研究人員仍表示有關(guān)這一地區(qū)的理想地震數(shù)據(jù)非常缺乏，因此很難對這一傳統(tǒng)解釋提出質(zhì)疑。傳統(tǒng)觀點認為來自地核周圍的熱巖流形成太平洋的這個3100英里（約合5000公里）長的島鏈和海底山脈。

根據(jù)傳統(tǒng)觀點，隨著地殼在地幔柱上方滑動——就好像在傳送帶上——海床噴出熔巖，在數(shù)千萬年的歲月變遷中，冷卻的熔巖層形成山脈和島嶼。地質(zhì)學(xué)家表示，經(jīng)過對20年的地震數(shù)據(jù)進行分析，他們在夏威夷地區(qū)發(fā)現(xiàn)一個800英里（約合1300公里）寬的熱巖區(qū)，這個熱巖區(qū)就位于大島下方。大島是夏威夷島鏈中最年輕的島嶼，傳統(tǒng)觀點認為它坐落于地幔柱上方。

麻省理工學(xué)院地質(zhì)學(xué)家、研究論文合著者羅伯特·范·德爾·希斯特表示：“雖然新證據(jù)向巨型地幔柱理論提出質(zhì)疑，但我們尚不能排除大島下方存在一個狹小地幔柱的可能性。這個地幔柱的主要源頭位于另一個地方，并非在下方直接連接。”此項研究由范·德爾·希斯特與同事曹琴（Qin Cao，音譯）領(lǐng)導(dǎo)，研究論文刊登在《科學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上。

火山在地幔（地球厚度最大的巖層）與熔化外核交匯處形成。外核位于地下大約1800英里（約合2900公里）處。外核加熱地幔底部巖石，使其變成具有浮力的灰泥，灰泥涌向地殼上方，好似處在熔巖燈中。在地殼內(nèi)部幾公里處，巖石失壓熔化，經(jīng)常以灰泥的形式噴出地表。

地震X線斷層攝影術(shù)利用地震波穿行時發(fā)出的聲音和回聲探測地幔柱或者熱區(qū)，但有關(guān)夏威夷的這種數(shù)據(jù)非常有限。范·德爾·希斯特說：“對夏威夷下方的地幔進行測繪難度極大，因為這一地區(qū)距離大型地震傳感器網(wǎng)路太遠。”能夠證明大島下方存在地幔柱的數(shù)據(jù)非常有限，這些數(shù)據(jù)立基于非常有限的地震波取樣。相比之下，新研究對20年的地震數(shù)據(jù)進行了分析，最終發(fā)現(xiàn)了微妙而清晰的信號。

這些信號指向地下大約410英里（約合660公里）的巨大不規(guī)則區(qū)域：一個盤狀巖石區(qū)，溫度比周圍地區(qū)高出300至400攝氏度，距離大島西部370英里（約合600公里）至1000英里（約合1600公里）之間。研究小組認為這個地幔柱在上地幔和下地幔交界處匯集，而后蜿蜒伸向群島下方的地殼，最后涌出供給夏威夷火山島。范·德爾·希斯特指出，需要獲得更多證據(jù)才能確定何種因素形成夏威夷島鏈，但這項研究至少證明“我們的星球喪失熱量的方式要比我們此前認為的更為復(fù)雜”。此外，這也有助于解釋其他太平洋海山如何形成。

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