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地函熱柱

十月 18, 2023

地函熱柱（英语：Mantle plume）或熱柱或地幔柱是地球等行星地函熱對流的一種方式。較熱的岩石由地函底部一路上升至地函頂部，此時岩石頂部會部分熔融，岩漿進而噴出地表，而這可能是熱點或洪流玄武岩的產生機制。

地球的構造，最外層是地殼，最內是地核。中間的上部地函與下部地函即為此熱柱學說所討論的區域

與板塊構造學說一樣，都涉及地函中的熱對流，但不同的是，板塊構造學說討論地函最外層——軟流圈的對流與板塊移動的關係；而熱柱則牽涉到整層2900公里深的地函的熱對流。因此有些科學家認為板塊構造釋放地函的熱，地函熱柱則釋放地核的熱。

夏威夷-帝王島鏈的火山活動被認為是地函熱柱存在的重要證據。[1]

概念 编辑

1971年威廉·傑森·摩根發表了地函熱柱理論。理論中，地函中的對流緩慢地將熱從地核攜帶至地表。現在我們知道，有兩種對流過程負責地球內部的熱交換：板塊構造與地函熱柱。前者由冷卻的岩石圈地殼沉入軟流圈來驅動，當海洋地殼隱沒，軟流圈會被動地於中洋脊湧升而達平衡。後者由地核、地函熱交換來驅動，熱物質沿細柱上升，並將熱帶離地核。地函熱柱通常獨立於板塊運動。

1970年代早期模擬地函熱柱的流體力學模型顯示[2]，熱柱由兩個部分組成：呈長細柱狀，底端連至地函底部，頂端則膨大成球狀並隨上升而膨脹，整體就像有著細長柄的蘑菇。頂端呈蕈狀是因為細柱的熱物質上升速度較熱柱本體快，使物質累積於頂端所致。1980年代晚期至1990年代早期的模型顯示，球狀頂上升膨脹時可能會挾帶入周圍的軟流圈物質。

當熱柱頂抵達岩石圈底，會開始攤平並因減壓而大規模熔融形成玄武岩岩漿。這些岩漿可能會於短時間內大量噴發至地表（短於一百萬年），於大陸地殼形成洪流玄武岩，於海洋地殼則形成海底高原。洪流玄武岩的例子如印度的德干玄武岩與拉杰默哈尔暗色岩，亞洲的西伯利亞玄武岩、峨嵋山玄武岩，加拿大卑詩省的卡爾馬森層（英语：Karmutsen Formation），南非的卡露玄武岩（Karoo basalts），南極洲的費勒粗玄岩（Ferrar dolerite）（原與卡露連接），南美洲的巴拉那玄武岩（Parana basalts）與非洲的艾坦德卡玄武岩（Etendeka basalts）（此兩者在南大西洋形成前為一個玄武岩區（英语：Paraná and Etendeka traps）），北美洲的哥倫比亞河玄武岩（英语：Columbia River Basalt Group）。和熱柱有關聯的海底高原包括西南太平洋的昂東爪哇高原，印度洋的曼尼海根高原（Maniheken plateau）。

熱柱尾端的細柱仍會繼續上升，並於固定位置不斷地提供岩漿，也就是熱點。當上方岩石圈移動，熱點噴發會形成火山鏈，方向平行於板塊移動。[3]經典例子為太平洋的夏威夷-帝王島鏈。

大陸的洪流玄武岩噴發常與大陸張裂、分離有關（如衣索比亞玄武岩與東非大裂谷），因而產生了地函熱柱在大陸張裂與海盆形成中扮演著重要角色的假說。因此亦可見一些自洋脊兩側延伸的火山鏈（如在南大西洋、冰島）或對稱的玄武岩區（如東南格陵蘭玄武岩（英语：North Atlantic Igneous Province））。

熱柱形成 编辑

参见：瑞利－泰勒不穩定性

微熱柱 编辑

地核的作用 编辑

證據 编辑

成鏈狀的火山軌跡 编辑

稀有氣體和同位素 编辑

地球物理上的異常 编辑

地球化學 编辑

可能的熱柱地點 编辑

礦脈的關連 编辑

其他解釋熱點的模型 编辑

註解 编辑

  1. ^ Morgan, 1972 and Willson, 1963
  2. ^ Whitehead and Luther, 1975
  3. ^ Skilbeck and Whitehead, 1978

參考文獻 编辑

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外部連結 编辑

十月 18, 2023
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當海洋地殼隱沒 軟流圈會被動地於中洋脊湧升而達平衡 後者由地核 地函熱交換來驅動 熱物質沿細柱上升 並將熱帶離地核 地函熱柱通常獨立於板塊運動 1970年代早期模擬地函熱柱的流體力學模型顯示 2 熱柱由兩個部分組成 呈長細柱狀 底端連至地函底部 頂端則膨大成球狀並隨上升而膨脹 整體就像有著細長柄的蘑菇 頂端呈蕈狀是因為細柱的熱物質上升速度較熱柱本體快 使物質累積於頂端所致 1980年代晚期至1990年代早期的模型顯示 球狀頂上升膨脹時可能會挾帶入周圍的軟流圈物質 當熱柱頂抵達岩石圈底 會開始攤平並因減壓而大規模熔融形成玄武岩岩漿 這些岩漿可能會於短時間內大量噴發至地表 短於一百萬年 於大陸地殼形成洪流玄武岩 於海洋地殼則形成海底高原 洪流玄武岩的例子如印度的德干玄武岩與拉杰默哈尔暗色岩 亞洲的西伯利亞玄武岩 峨嵋山玄武岩 加拿大卑詩省的卡爾馬森層 英语 Karmutsen Formation 南非的卡露玄武岩 Karoo basalts 南極洲的費勒粗玄岩 Ferrar dolerite 原與卡露連接 南美洲的巴拉那玄武岩 Parana basalts 與非洲的艾坦德卡玄武岩 Etendeka basalts 此兩者在南大西洋形成前為一個玄武岩區 英语 Parana and Etendeka traps 北美洲的哥倫比亞河玄武岩 英语 Columbia River Basalt Group 和熱柱有關聯的海底高原包括西南太平洋的昂東爪哇高原 印度洋的曼尼海根高原 Maniheken plateau 熱柱尾端的細柱仍會繼續上升 並於固定位置不斷地提供岩漿 也就是熱點 當上方岩石圈移動 熱點噴發會形成火山鏈 方向平行於板塊移動 3 經典例子為太平洋的夏威夷 帝王島鏈 大陸的洪流玄武岩噴發常與大陸張裂 分離有關 如衣索比亞玄武岩與東非大裂谷 因而產生了地函熱柱在大陸張裂與海盆形成中扮演著重要角色的假說 因此亦可見一些自洋脊兩側延伸的火山鏈 如在南大西洋 冰島 或對稱的玄武岩區 如東南格陵蘭玄武岩 英语 North Atlantic Igneous Province 熱柱形成 编辑 参见 瑞利 泰勒不穩定性微熱柱 编辑此章节尚無任何内容 需要扩充 2019年7月4日 地核的作用 编辑證據 编辑成鏈狀的火山軌跡 编辑 稀有氣體和同位素 编辑 地球物理上的異常 编辑 地球化學 编辑 可能的熱柱地點 编辑 礦脈的關連 编辑其他解釋熱點的模型 编辑註解 编辑 Morgan 1972 and Willson 1963 Whitehead and Luther 1975 Skilbeck and Whitehead 1978參考文獻 编辑Anderson Don L amp Natland James H 2005 A brief history of the plume hypothesis and its competitors Concept and controversy In Foulger GR Natland JH Presnall DC amp Anderson DL eds Plates plumes and paradigms Geological Society of America Special Paper 388 p 119 145 Anderson Don L 1998 The helium paradoxes Proc Nat Acad Sci 95 4822 4827 Anderson DL 2005 Large igneous provinces delamination and fertile mantle Elements vol 1 December 2005 271 275 http www elementsmagazine org 页面存档备份 存于互联网档案馆 Campbell IH 2005 Large igneous provinces and the plume hypothesis Elements vol 1 December 2005 265 269 http www elementsmagazine org 页面存档备份 存于互联网档案馆 Cohen B Vasconcelos P M D Knesel K M 2004 Tertiary magmatism in Southeast Queensland in Dynamic Earth Past Present and Future pp 256 256 Geological Society of Australia Courtillot V Davaille A Besse J Stock J 2003 Three distinct types of hotspots in the Earth s mantle Earth and Planetary Science Letters 206 295 308 Montelli R Nolet G Dahlen FA Masters G Engdahl ER Hung SH Finite frequency tomography reveals a variety of plumes in the mantle Science 2004 303 5656 338 43 PMID 14657505 doi 10 1126 science 1092485 DePaolo DJ and Manga M 2003 Deep origin of hotspots the mantle plume model Science 300 920 921 Farnetani C G and H Samuel 2005 Beyond the thermal plume paradigm 永久失效連結 Geophysical Research Letters 32 April 16 L07311 Abstract Jones AP 2005 Meteor impacts as triggers to large igneous provinces Elements vol 1 December 2005 277 281 http www elementsmagazine org 页面存档备份 存于互联网档案馆 Labrosse S Hotspots mantle plumes and core heat loss Earth Planet Sci Lett 199 147 156 2002 Lassiter J C Constraints on the coupled thermal evoluution of the Earth s core and mantle the age of the inner core and the origin of the 186Os 188Os core signal in plume derived lavas Earth and Planetary Science Letters v 250 p 306 317 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Andronikov A V 2006 Sr Nd Pb and Hf isotopic compositions of late Cenozoic alkali basalts in South Korea Evidence for mixing between the two dominant asthenospheric mantle domains beneath East Asia外部連結 编辑MantlePlumes org 页面存档备份 存于互联网档案馆 Large Igneous Provinces LIPs 页面存档备份 存于互联网档案馆 取自 https zh wikipedia org w index php title 地函熱柱 amp oldid 70068661, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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