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中科大发现海南地幔热柱轨迹

发布日期: 
2018-06-12

      2018年6月11日,美国地球物理学会新闻网站EOS在网站首页作为研究亮点报道了一项来自中国科学技术大学地震与地球内部物理实验室的最新研究成果(Research Spotlight)。该研究通过多学科交叉,综合使用地震学,地球动力学和地质学证据支持海南地幔热柱热点轨迹的存在,从而进一步支持海南岛火山是由地球深部起源的地幔热柱所形成的。

       当地表的活动板块从一个来自地幔深部的热柱上方滑过,连续喷发的火山便形成了具有年龄-时间序列的火山链,这些火山链又被称为热点轨迹。这一理论被广泛的用来解释远离板块边界的火山活动。一个典型的热点轨迹就是夏威夷火山岛链。但是由于人类很难探测地幔深部的结构,所以地幔热柱理论一直存在争议。

      为了探测是否是海南地幔热柱形成了海南岛的火山活动和上覆板块中的热点轨迹。Liu et al. 通过地震面波(源于背景噪声的分析)和重力(GRACE satellite mission)的联合反演对华南大陆上地幔结构进行了三维速度结构成像。他们通过得到的莫霍面的起伏变化以及联合层析成像的结果大致确定了地幔热柱的残留轨迹,进而通过数值模拟来研究华南大陆和海南地幔柱的相互作用。研究结果发现地幔热柱侵蚀较弱的下地壳,形成一个地震波高速的异常条带并伴随着地壳的减薄以及地表较高的热流分布。最后,通过地表火山岩的年龄分布,他们得到大约8000万年前,中国最古老的板块之一,华南大陆从位于海南地幔热柱的上方开始以约1.8cm每年的平均速度缓慢的向东北方向运动。


 
      他们的研究虽然不能完全确定海南岛火山是由地幔热柱产生,但是研究结果支持地幔热柱假设。这种综合使用地震学、动力学和地质学研究地幔热柱和火山活动的方法可以广泛应用到全球其它可能存在热点的区域。

      该成果以“Crustal Footprint of the Hainan Plume Beneath Southeast China”为题,发表于国际地学权威期刊 Journal of Geophysics Research:Solid Earth (DOI: 10.1002/2017JB014712, 2018),该期刊是美国地球物理学会(AGU)的旗舰期刊之一,入选了自然指数。论文的第一作者为中国科学技术大学的博士研究生刘浩,冷伟教授和张海江教授为论文的共同通讯作者,中国科学院广州地球化学所的徐义刚院士为共同作者。该项研究受到中科院战略先导专项(B)和国家自然科学基金的支持。

新闻链接:https://eos.org/research-spotlights/linking-mantle-plumes-to-volcanoes-a...

文章链接:https://doi.org/10.1002/2017JB014712