[科普中國]-夏威夷式火山

夏威夷式火山是一種平緩的穹窿狀火山，即盾形火山。1

簡介夏威夷式火山是一種平緩的穹窿狀火山，即盾形火山，它的山坡傾角在3°～10°之間，全部由熔巖組成，火山頂部是一片平坦的地面，其上有一個寬淺的火山口。這類火山在夏威夷群島分布最多。

夏威夷式火山噴發(fā)時熔融的巖漿從地下溢出，但沒有爆炸現(xiàn)象，氣體和火山碎屑噴發(fā)物也很少。在熔巖噴發(fā)之前，巖漿從地殼下部上涌，直到地表從火山口漫出。有時，熔巖表面形成一層薄殼，然后薄殼裂開，熔巖再流出來。1

火山形成原因與假設地幔柱假說太平洋板塊上的夏威夷群島的年齡由西北方向東南方向遞減。西部最北端年齡為7500-8000萬年；轉(zhuǎn)折處的中途島則降至4310萬年，到了西段的Niihau島，其年齡只有600萬年，到最東端夏威夷島的火山目前仍在噴發(fā)。如果單單是用經(jīng)典的板塊構(gòu)造理論是無法解釋的，原因是該理論只能解釋板塊交接處的作用，而不能解釋太平洋板塊內(nèi)部巖漿活動。1963年，Wilson提出了熱點假說來試圖解釋夏威夷-天皇海山島鏈的形成原因，即運動的太平洋漂過固定的熱點后形成連續(xù)的、階梯狀的火山。隨后，Morgan發(fā)展了熱點學說，并提出了地幔柱假說。

地質(zhì)熱力作用是盆地發(fā)育演化和改造的主要因素，隨著研究深入，大陸垂向熱力作用及其熱力構(gòu)造陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，其中地幔熱柱型是熱力構(gòu)造中非常重要的類型。熱點是下地幔圓柱狀地幔柱在地表的表現(xiàn)，這個熱點在8000萬年中一直處于活動之中。熱點涌出地幔柱，熔融了軟流層上部的巖石圈，形成了一個窗口，巖漿由此噴出冷卻、堆積，最終形成了火山島。

隨后太平洋板塊移動，但是熱點固定不動，窗口與地幔柱脫離后便重新閉合，這樣一來其上的火山也無巖漿噴出而熄滅，而新移動到熱點上方的太平洋板塊又被熔融，形成新的火山島。最終這些火山島組合起來，就形成了現(xiàn)在的夏威夷群島。這也就解釋了為何夏威夷-天皇海山島鏈的火山年齡呈階梯型分布。

熱點-地幔柱假說不僅很好的解釋了夏威夷島鏈火山的成因，同時也使島鏈印證了太平洋板塊的運動軌跡，說明板塊是向著北方移動的。

熱巖區(qū)假說對于上述觀點，發(fā)表在Science上一篇論文提出了質(zhì)疑：相關(guān)證據(jù)表明，夏威夷島鏈的海床下方存在一個巨大的熱巖區(qū)，夏威夷火山的熱源正是來源于該熱巖區(qū)而非地幔柱[6]。

地質(zhì)學家表示，經(jīng)過對20年地震數(shù)據(jù)的分析，他們在夏威夷地區(qū)正下方發(fā)現(xiàn)了一個800英里寬的熱巖區(qū)。麻省理工學院地質(zhì)學家R.D. van der Hils表示，雖然最新的地質(zhì)發(fā)現(xiàn)，并不能排除夏威夷島鏈其他一些火山下方有地幔柱，但可以確定的是地幔柱的主要源頭并不是在夏威夷島鏈的正下方 。

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)，但夏威夷下方的地幔測繪難度極大，因為這一地區(qū)距離大型地震傳感器網(wǎng)路太遠。相比之下，研究對于歷年來地震數(shù)據(jù)的分析反倒有更為驚人的結(jié)果。

這些信號顯示，在地下大約410英里的巨大不規(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英里至1000英里之間。研究小組認為這個地幔柱在上下地幔的交界處匯集，而后曲折地伸向群島下方的地殼，最后涌出巖漿供給夏威夷的諸多火山島。這種假設有待進一步的證實。1

地質(zhì)地貌狀況與特征火山地質(zhì)演化夏威夷群島上大多火山在巖漿演化上是有規(guī)律的。一般經(jīng)歷四個階段:

（1）堿性盾前階段：這期間以下水堿性玄巖、碧玄巖噴發(fā)為主；

（2）拉斑玄武巖巖盾階段：該階段以大規(guī)模拉斑玄武巖噴發(fā)為主，形成露出棉絮狀的火山盾地。之前學術(shù)界普遍認為夏威夷群島中Kauai島是單層盾形火山，但事實上，Kauai火山島結(jié)構(gòu)是十分復雜的，夏威夷群島下地殼中巖墻多而復雜、成排的拉斑玄武巖火山通道從中部高原呈多方向放射狀分布。聲納資料顯示，Kauai島以北、以東、以南2萬多平方米的海底被幾千立方千米的來自該島的火山巖屑崩塌物所覆蓋。其他同位素探測資料也闡明Kauai島至少由兩層盾形火山組成，不同層位的火山具有不同的巖漿供應系統(tǒng)[7]。

（3）堿性盾后階段：以堿性玄武巖和堿性粗安山巖噴發(fā)為主，噴發(fā)規(guī)模減小，火山運動減弱。

（4）堿性復蘇階段：以小規(guī)模的火山管道噴溢為特征，主要樣式為霞石巖、霞石黃長巖、夏威夷巖等。

這些火山以中心式噴發(fā)為主，平面上以偏圓形和圓形為主。從火山口平面俯視，中部塊狀構(gòu)造的熔巖狀巖漿巖較多，結(jié)晶度較好，而邊緣部分為流層狀構(gòu)造，玻璃質(zhì)碎屑結(jié)構(gòu)的巖石較多，粒度較細，古火山頸巖石地形抗風化能力強。以Mauna Loa和Mauna Kea火山口為代表，其錐體周圍常見的有是有：玻質(zhì)輝橄熔巖流、拉斑玄武巖、安山巖、英安巖、流紋巖和凝灰?guī)r。礦石方面的組成則以高溫斜長石、富鉀斜長石、透長石、高溫石英等硅氧化物為主。

地貌與地形特征1、火山口地形特征

夏威夷群島上的火山是現(xiàn)代活火山地形中發(fā)育最為典型的，該群島上有圓丘式高山，這是古火山噴發(fā)留下的痕跡，島上還有梯狀丘陵，期間還伴有中心式噴發(fā)火山和從裂縫中冒蒸汽。群島上的火山島中以最東側(cè)的夏威夷島為最大，正在活動的最高峰Mauna Kea位于島上的南部，它與北部暫?；顒拥腗auna Loa火山構(gòu)成夏威夷島的三角形狀。和該島南部的Mauna Loa海拔4171m，火山口直徑約為5km。這座火山從1859-1975年間異?；钴S，噴發(fā)周期為3.7年，大規(guī)模噴發(fā)4次。最大的一次是1857年，熔巖流動為17km。

2、火山式海岸線

夏威夷群島海岸按類型分為火山和珊瑚形成的兩大還按類型：火山式海岸和珊瑚式海岸。其中東部八大島全都是火山成的島嶼。由這些火山形成的海岸，由年代久遠程度從新至老可分為：

（1） 原火山裙式海岸，以夏威夷島最為典型；

（2） 過渡式裙式和崩塌陡壁式海岸，它是一種混合類型，分布較為普遍； （3） 新構(gòu)造沉陷所形成的的崩塌陡壁式的海岸，它以Niihau島和Kahoolawe島最為典型。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

屈明 - 副研究員 - 西南大學