二、地球運行的方式-5(熱點)

2020-08-06 羅漢果地學百科

5.板塊邊界的產生和消亡

現今的板塊和板塊邊界在地質歷史上並不存在，而且在未來也不會保持不變。我們首先研究當兩個大陸碰撞時，匯聚型邊界是如何變化的，之後我們研究裂谷的形成過程。

5.1當大陸匯聚：碰撞過程

印度曾經是一個位於亞洲南部獨立的小大陸。隨著時間的推移，印度向北移動，俯衝侵蝕了印度和亞洲之間的洋底。大約四千萬到五千萬年前，兩個大陸之間的所有海底都被俯衝了，印度本身也被推到了亞洲。這種洋底俯衝後，兩個大陸合併的事件稱為碰撞，地質學家稱之為大陸碰撞。

二、地球運行的方式-5(熱點)

大陸碰撞示意圖

當碰撞發生時，曾經位於浮力地殼（大陸地殼或島弧）之間的匯聚型邊界不復存在。例如，當印度和亞洲相撞時，與印度北部海岸相連的大洋巖石圈斷裂並沉入地幔。曾經位於兩塊大陸邊緣的巖石和沉積物，或從它們之間的海底被刮下來的巖石和沉積物，受到擠壓，形成了喜馬拉雅山脈帶(約8公裡)。印度向亞洲的持續推進導致了喜馬拉雅山脈的持續增長，也促成了青藏高原的隆起。當大陸碰撞時，不僅地球表面上升，地殼底部也下降，所以大陸地殼變得更厚。

碰撞作用還造就了阿爾卑斯山和一系列主要的山脈，這些山脈後來被侵蝕殆盡。例如，美國東部的阿巴拉契亞山脈最初是由於三次碰撞而增加的。最近一次發生在非洲和北美之間的碰撞發生在大約兩億八千萬年前，之後北美洲變成了泛古大陸的一部分。

二、地球運行的方式-5(熱點)

衛星圖像顯示印度與亞洲之間的喜馬拉雅山脈


5.2大陸拉伸：裂谷的形成

當Wegener提出泛古大陸會分裂成幾個較小的大陸時，他意識到大陸一旦形成，可能最終會分裂。拉伸和分裂一個大陸的過程稱為裂谷作用。這個過程往往局限於一個明顯的線性帶，稱為裂谷。地殼對裂谷作用的反應方式隨深度而變化。在接近大陸表面的地方，拉伸導致了許多斷層的發育。地殼在這些斷層上傾斜和滑動，這樣就形成了被稱為裂谷盆地的低地。在更溫暖更柔軟的深處，塑性地殼發生拉伸。大陸巖石圈在裂谷作用中變薄，熱軟流圈在裂谷之下上升，產生的巖漿從裂谷的火山噴發出來。


二、地球運行的方式-5(熱點)

裂谷作用導致大陸巖石圈伸展變薄，形成新的洋中脊

裂谷作用如今正在地球上的幾個地方發生。例如，沿著東非大裂谷，最東部的非洲正在從中非分離。東非大裂谷中狹長湖泊，描繪了這個裂谷的軸線。美國西部的Basin and Range省是一個包含許多拉長的巖石山脊的裂谷，它們被狹窄的充滿沉積物的盆地彼此分開。Basin and Range省的裂谷作用使地殼東西向延伸了幾百公裡。

裂谷持續伸展，直到大陸斷裂，形成一個新的洋中脊，被稱為成功的裂谷。一旦海底開始擴張，裂谷的殘餘就變得不活動了。這些不活躍的殘留物描繪了大陸的新邊緣。隨著時間的推移，它們下沉，被厚厚的沉積物掩埋，變成被動邊緣。一個不成功的裂谷，裂谷在分裂大陸之前就停止了。裂谷成為地殼中的疤痕，由斷層和與裂谷有關的沉積巖和火成巖組成。

二、地球運行的方式-5(熱點)

正在擴張的東非大裂谷；Basin- Range省斷裂作用形成了南北向狹窄的山脈，被盆地隔開。箭頭表示拉伸的方向

6.板塊中的特殊位置

6.1三聯點

在地球上的幾個地方，三個板塊邊界相交。這些交點被稱為三聯點，在板塊邊界的全球地圖上十分突出。例如，其中一個發生在西印度洋三個脊相交的地方。另一個沿著加州海岸分布，San Andreas斷層和Cascade俯衝帶、大洋轉換斷層相交。

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三洋脊相交三聯點和兩轉換斷層+俯衝帶相交三聯點

6.2熱點

在全球範圍內，大多數陸地上的火山出現在與俯衝帶接壤的火山弧或裂谷中。類似地，大多數海底火山都是沿著洋中脊出現的。它們是板塊邊界相互作用的直接結果。然而，地質學家已經確定了大約100個地點，在這些地方火山不是由板塊相互作用直接形成的。這些位置被稱為熱點。

大多數熱點發生在遠離板塊邊界的板塊內部區域。例如夏威夷位於太平洋板塊內，距離最近的板塊邊界有幾千公裡遠，黃石國家公園位於北美板塊內部。沿洋中脊也有幾個熱點，它們產生的熔巖比普通海底擴張要多得多，冰島就是這樣一個例子。事實上，冰島噴發出的熔巖數量之多，已經形成了一個比大西洋中脊的其他部分其他地區高出2公裡的高原。

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太平洋熱點軌跡

熱點為什麼會存在?大多數人傾向於這樣一種模型，即熱點位於地幔柱的頂部。地幔柱是由特別熾熱的巖石組成的狹窄柱狀體，它們在地幔中向上流動。當地幔柱中熾熱的橄欖巖到達巖石圈底部時，它開始融化，產生巖漿，這些巖漿從巖石圈中滲出並以熱點火山的形式噴發。

二、地球運行的方式-5(熱點)

根據地幔柱模型，Hawaii位於上升的熱地幔柱之上

Wilson注意到，板塊內部的大多數熱點火山位於一連串永不再噴發的死火山的末端。例如，在夏威夷群島，活火山爆發在一連串死火山島和海山的東南端。為了解釋夏威夷-皇帝海山鏈的結構，Wilson提出，相對於它上面移動的板塊，熱點的位置或多或少是固定的。隨著板塊的移動，在火山熱點上方形成的火山最終被帶離該熱點。然後一個新的火山開始在這個熱點上生長，這個火山會在一段時間內保持活躍，直到它也被帶離這個熱點而消失。該過程在熱點存活的時間內不斷重複，可能長達數千萬年。滅絕的火山島慢慢地下沉到海平面以下，成為海山。由此產生的一系列不活躍的火山島嶼和海底山是一個熱點軌跡。

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熱點軌跡演化圖

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熱點火山和熱點軌跡的位置

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