夏威夷島鍊轉向的新證據

天皇海山群、夏威夷群島與Musicians ridges相對位置圖。CreditO’Connor et al.(2015)

新的證據支持:夏威夷島鍊的轉向,與5千萬年前,太平洋板塊大規模的構造變動有關。
夏威夷­-天皇海山群(Hawaiian-Emperor seamount chain)位在太平洋板塊上,為夏威夷群島、與天皇海山兩串線狀排列的海底山或島嶼所組成,全長大約4000km,它從夏威夷島往西北方向延伸、直到接近阿留申群島。兩者走向略有不同,在海底地形圖上可以看見一個明顯的轉折,這轉折被稱為夏威夷­-天皇海山群轉向(Hawaiian-Emperor chain bendHEB)。

夏威夷­-天皇海山群,一直是說明板塊運動的經典範例:線狀分佈的海底山群或島嶼,是板塊曾在產生熔融岩漿的熱點上方移動時、所留下的痕跡。這群大部分已經停歇的火山,形成年齡從夏威夷島往西北方向逐漸增加,HEB發生的時間約在4 7百萬年前。

過去認為熱點是固定不動的,因此HEB被視為板塊移動方向改變造成的。不過,這個看法早已經受到挑戰,目前科學家接受HEB與熱點位置改變較有關係。熱點是源於地球深處的地幔柱冒出地表所在,可能是板塊下的地幔對流變化影響到地幔柱,但科學家也無法排除板塊本身變動的因素。新的證據則顯示板塊構造變動如隱沒,亦可能影響熱點,產生HEB

這是由德國科學家J.M. O’Connor帶領的研究團隊,從Musicians Ridges的採樣分析得到的結論,已經發表在Nature Geoscience上。

Musicians Ridges位於夏威夷島北方,同樣也是線狀的海底山,過去認為,此海脊也是熱點型的火山群遺跡,德國團隊卻發現,其地化成分反而比較接近中洋脊玄武岩;此外這群海底山形成時間相近,約在47百萬年到53百萬年間,但是年齡並沒有隨位置變化的增減現象,較可能是板塊內出現大的裂隙,使得底下岩漿減壓、同時噴發在海床上形成線型的海底山。

究竟什麼樣的力量能讓板塊內部破裂?已有研究支持隱沒作用能使板塊產生裂痕、甚至斷裂。科學家認為約在5千萬年前啟動的Izanagi-Pacific洋脊隱沒、Izu-Bonin-MarianasTonga隱沒帶等,都可能與產生Musicians Ridges有關。

這與HEB又有什麼關係?德國團隊提出:當5千萬年前太平洋板塊的隱沒事件造成板塊內的斷層張裂、岩漿噴發形成如Musicians Ridges的火山群時,還帶動板塊下方地幔流動改變、使地幔柱偏向,最後導致熱點位置遷移,HEB因而發生。

5千萬年前,在太平洋板塊上的隱沒、火山噴發、及島鏈轉向其實是相關的,科學家仍在釐清它們的因果關係與背後的機制。


參考新聞
ScienceDailyHow cracking explains underwater volcanoes and the Hawaiian bend

參考論文

O’Connor et al., Deformation-related volcanism in the Pacific Ocean linked to the Hawaiian-Emperor bend, Geoscience, 8, 393-397(2015)

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