夏威夷玄武岩：火山岛的地质密码

夏威夷玄武岩：火山岛的地质密码

引用

中国科学院

等

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来源

1.

http://www.gig.cas.cn/xwdt/kyjz/202407/t20240716_7220062.html

2.

https://metalisotopes.ustc.edu.cn/activity/groupmeeting/CCFeVSiMo.html

3.

https://geology.nwu.edu.cn/journalism/details/36/37/2706.html

4.

https://scit.nju.edu.cn/3a/26/c10927a735782/pagem.htm

5.

https://www.jto.ac.cn/CN/10.11978/2019116?refererToken=

夏威夷群岛是地球上最著名的火山群岛之一，其壮观的火山地貌和独特的地质构造吸引了无数科学家和游客。构成这些岛屿的主要岩石类型之一就是玄武岩，而夏威夷玄武岩因其特殊的形成过程和地球化学特征，成为了地质学研究的重要对象。

夏威夷玄武岩是一种基性喷出岩，主要由火山喷发的岩浆冷却凝固形成。其岩石结构常具气孔状、杏仁状构造和斑状结构，颜色多为黑色或灰色。与普通玄武岩相比，夏威夷玄武岩具有以下显著特征：

1. 化学成分：夏威夷玄武岩富含镁铁质矿物，主要由斜长石、辉石和橄榄石组成。其化学成分显示高MgO（氧化镁）、低CaO/Al2O3（氧化钙与氧化铝比值）、高Ni（镍）含量，以及同位素富集的特征。

2. 结构特征：由于火山喷发时岩浆冷却速度快，夏威夷玄武岩通常具有细粒结构。在一些情况下，由于岩浆中气体的逸出，会形成气孔状构造；如果这些气孔被次生矿物填充，则会形成杏仁状结构。

3. 物理性质：夏威夷玄武岩的体积密度在2.8～3.3g/cm³之间，压缩强度可高达300MPa，显示出极高的硬度和耐磨性。

夏威夷玄武岩的形成与地幔柱活动密切相关。地幔柱是从地球深部上升的热物质柱，当其到达地壳底部时，会熔化地壳物质并形成岩浆。这些岩浆随后喷发到地表，冷却后形成玄武岩。

最新的地质研究表明，夏威夷玄武岩的形成过程比传统模型更为复杂。研究者提出了一个两阶段模型来解释其成因：

1. 第一阶段：熔体-岩石圈地幔反应
   在软流圈地幔形成的榴辉岩/辉石岩熔体，在向上运移过程中与贫瘠的方辉橄榄岩地幔发生反应。这一过程会导致熔体成分的演化，形成高SiO2、MgO和Ni，低CaO/Al2O3的残余熔体，类似于夏威夷造盾期拉斑玄武岩。

2. 第二阶段：岩浆混合
   反应后的熔体在浅部与橄榄岩熔体发生岩浆混合。这一过程中，不同比例的熔体混合导致了夏威夷玄武岩地球化学成分的多样性。例如，Mauna Kea火山相较于Mauna Loa火山，橄榄岩熔体比例更高，但两者的岩浆和橄榄石斑晶具有相似的Ni含量。

夏威夷玄武岩的研究对于理解地球深部过程具有重要意义：

1. 地幔柱活动：夏威夷玄武岩是研究地幔柱活动的理想对象。通过分析其地球化学特征，科学家可以揭示地幔柱的起源、上升路径以及与地壳物质的相互作用。

2. 深部碳循环：最新研究发现，软流圈地幔的氧逸度可能显著高于传统认识。这一发现对于理解深部碳循环过程以及碳酸盐熔体的形成机制具有重要启示。

3. 地球动力学：夏威夷玄武岩的形成过程涉及板块俯冲和地幔柱活动两大地球动力学机制。对其成因的研究有助于我们更好地理解地球内部的物质循环和能量交换。

夏威夷玄武岩不仅是一种独特的地质现象，更是解读地球深部奥秘的“金钥匙”。通过持续的科学研究，我们有望揭示更多关于地球内部结构和演化历史的秘密。