通过火山运动轨迹分析,莱斯大学的地球物理学家认为,形成夏威夷群岛的热点移动得不如想象中那么快。
热点是岩浆从地球深处喷发形成火山的区域。地球物理学家Richard Gordon和其团队的新研究结果确认地球的热点组可用于确定构造板块移动的速度。研究成果发表在《地球物理研究快报》期刊上。
Gordon, 第一作者Chengzu Wang以及合著者Tuo Zhang研发了一种根据构造板块分组分析56个热点相对运动的方法。他们得出结论,热点群移动得足够慢,可以作为板块相对于地幔运动的全球参考框架。这证实了该方法不仅可用于观测当前板块运动,也可用于地质历史上过去的板块运动。
热点为地球深处的研究打开了一扇窗,因为它们标志着地幔柱的顶端,它们将热的、漂浮的岩石从地球深处带到地表附近并产生火山。这些地幔柱曾经被认为是平直静止的,但最近的结果表明它们也可以在地质时期中的对流地幔里横向移动。
板块相对于深部地幔运动的主要证据来自在陆地上形成山脉、海洋中形成岛屿、海底形成海山的火山活动。火山形成于地幔柱之上的构造板块上,随着板块移动,地幔柱产生了一系列火山。其中一系列火山就是夏威夷群岛和皇帝号海山链,年轻的火山成为岛屿,而旧的火山淹没。这一系列火山绵延数千英里,于太平洋板块在地幔柱上移动了8000万年的过程中形成。
莱斯大学的研究人员将观测到的热点轨迹与计算出的全球热点趋势进行了比较,确定了热点的运动,这种运动也解释了他们所看到的差异。他们的方法表明,大多数热点组基本固定,其余的似乎移动得比预期的慢。
研究人员认为,将个别板块的热点组运动进行平均可以避免噪声引起的数据误差。结果表明,相对于其他热点组,这些热点组每年的移动量约为4毫米或更少。
此外,研究人员还使用了一种新的分析方法,用于热点跟踪。幸运的是,他们有一组足够大的热点轨道来运用它。
用新方法分析的10个板块中的七个,平均测量的热点运动基本为零,这与其他研究中发现的斑点每年移动多达33毫米的结果相吻合。对于在欧亚大陆、努比亚和北美洲板块之下的其他热点组,最高速度是4-6毫米,每年可小至1毫米。这比大多数板块相对于热点的移动要慢得多。例如,太平洋板块相对于热点每年移动约100毫米。
研究人员认为,热点的运动反映了地幔的行为。如果热点移动缓慢,则表明地幔的粘度可能高于预测模型。因此,热点运动可以用来测试一些研究模型的有效性。
Chengzu Wang, Richard G. Gordon, Tuo Zhang. Bounds on geologically current rates of motion of groups of hot spots. Geophysical Research Letters, 2017; 44 (12): 6048 DOI: 10.1002/2017GL073430
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017GL073430/abstract