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历史地质学/热点

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在这篇文章中,我们将讨论热点存在的证据,以及它们能否告诉我们关于板块构造的知识。

非地震海岭

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夏威夷群岛。图片来自美国地质调查局。

在几个地方,海底被称作非地震海岭的痕迹所伤。这些痕迹由火山岛或海山的线性轨迹组成。当对这些痕迹应用测年方法时,通常发现海岭上的火山岩按年龄排列,最年轻的岩石在一端,随着我们沿着海岭走得更远,岩石越来越老。任何当前的火山活动都将在海岭的年轻端发现。

非地震海岭的典型例子是夏威夷群岛,如右图所示。

测年方法表明,这些岛屿按年龄从东到西排列,夏威夷是最年轻的,毛伊岛比夏威夷岛古老,欧胡岛比毛伊岛古老,依此类推,沿着岛链延伸。夏威夷岛(“大岛”)本身有火山活动;毛伊岛,下一个岛屿,自十八世纪以来就没有喷发过;莫洛凯岛和所有更西面的岛屿都被认为是已经灭绝的。在夏威夷岛以东,有一个被称为洛希(地图上没有标出)的海底火山活动区;如果这种活动持续十到二十万年,它将建造一个比夏威夷岛还年轻的新夏威夷岛。

随着板块构造的发现,地质学家能够解释非地震海岭。他们说:假设在地幔中有一些地方,由于某种原因,热岩石倾向于在地幔柱中上升。该柱体在地表上的点将是一个热点,一个火山活动强烈的地方。

现在考虑一下岩石圈板块正在移动这一事实,正如前几篇文章所解释的那样。这将完美地解释夏威夷群岛链之类的事情:目前,地幔柱在夏威夷岛下方,但在此之前它在毛伊岛下方,在此之前它在莫洛凯岛下方,等等。如果你想象一条传送带缓慢地移动过一个吹风机,那么你就得到了热点理论的精髓:地幔柱是吹风机,运动的板块是传送带,燃烧和熔化的物质轨迹是火山。

读者可能想知道为什么存在地幔柱,以及为什么它们似乎在同一个地方持续了数百万年。地质学界回答说,这“尚未完全了解”,这是地质学家说“我们不知道。你能给我们一些研究经费,十年后再回来吗?”

热点:我们如何知道,它们告诉我们什么?

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热点有时被用作板块运动的证据。但我们应该非常谨慎地这么说。据我们所知,热点是静止的,所以它们留下的岛屿和海山轨迹表明板块的运动。但我们如何知道热点是静止的?地质学家还没有对地幔的动力学有足够的了解,以至于他们能够从理论上宣布热点应该是静止的。相反,它们保持在一个位置这一事实本身就是对板块运动的推断:如果我们使用测年、古地磁等方法计算板块的运动,我们会发现非地震海岭形成的轨迹可以用热点静止的假设来解释。直接测量也支持这一假设:例如,夏威夷群岛正在明显地向西移动;如果热点保持静止,这将解释观察结果。

因此,热点或多或少是静止的这一观点得到了证据的充分支持,但所有这些证据都归结为板块正在移动这一证据。如果我们接着把它作为热点是静止的假设,并用它作为板块在运动的证据,那么我们就是在犯最严重的循环论证的错误。一些关于板块构造的教科书描述就陷入了这种陷阱。

然而,热点的存在确实表明板块正在移动,方法如下。因为所有属于某个特定板块的非地震海岭都将朝同一个方向延伸:如果一个非地震海岭是东西走向,并且在东端最古老,那么该板块上的每一个非地震海岭都将是如此:例如,夏威夷群岛与路易斯维尔海山具有相同的趋势。现在,相信所有热点都保持静止,而非地震海岭的共同趋势是由板块的运动产生的,比相信板块是静止的,但任何特定板块上的所有热点碰巧都在同一方向上移动,更符合简约原则。

因此,来自热点的证据确实是板块运动的证据。

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