太平洋板块双轨迹火山热点及成因分析

地幔柱是地球内部岩浆浮力上升的过程,这些岩浆将地球核部的热量传输至地表,产生了与板块构造活动不直接相关的火山活动异常区域。最著名的例子是夏威夷-天皇海山链,但是沿着这条海山链出现了2条近平行的火山轨迹——Loa热点轨迹和Kea热点轨迹,它们之间在地球化学上的整体差异仍无法得到合理解释。在此,本文认为这些轨迹的出现与太平洋板块上的其他双轨迹火山一致,并且与板块运动的方位角变化基本吻合。本文提出了一个由3部式模型来解释夏威夷双轨迹火山活动的演变:首先,太平洋板块(快速移动)之下的地幔流动使夏威夷地幔柱发生强烈地倾斜,并导致高压熔体源区域和低压熔体源区域之间横向分离;随后,太平洋板块在运动过程中最近一次的方位角变化将高压和低压熔体产物暴露在地理上明显不同的火山中,这解释了在横跨太平洋区域内同时出现双轨迹火山活动的现象;最后,榴辉岩熔体和橄榄岩发生反应形成的次生辉岩占据了Loa火山轨迹下的低压熔融区域,从而产生了Loa型和Kea型熔岩之间在地球化学上的系统性差异。本文的研究结果表明,双轨迹火山活动的形成是短暂的,可用于识别和确定板块运动变化的时间界限。

图1  夏威夷火山活动的地形图及Loa和Kea双轨迹

图2  太平洋板块近期运动变化的证据

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