许多火山岛的起源都出奇地凉爽

《科学》杂志1 月 6 日发表的一篇报告指出，南大西洋阿森松岛等火山热点可能有令人惊讶的起源。

科学家们一直认为这些岛屿是由地幔深处涌出的热柱所驱动。然而，当研究人员比较世界各地的火山热点和洋中脊的温度时，他们发现许多所谓的热点实际上相当凉爽。

加州大学洛杉矶分校地球物理学家、这项研究的合著者卡罗莱纳·利斯戈-贝尔泰洛尼 (Carolina Lithgow-Bertelloni) 表示，这些地点的气候可能还不足以让地幔柱从深层地幔中升起。她和她的团队得出结论，了解这些神秘热点的形成方式可能为了解地球表面较浅深度的地质过程提供重要线索。

世界上大多数火山活动都发生在板块边界，那里有被称为洋中脊的海底山脉。“在这些洋中脊，我们生活的地壳下面的物质涌上来，融化并形成火山活动，结果板块分离，形成了新的海底，”利斯戈-贝尔泰洛尼说。“这是地球内部大规模运动的表现。”

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然而，在极少数情况下，火山是由不同的过程形成的，可能会在远离洋中脊的地方出现。第二类火山包括夏威夷和加拉帕戈斯群岛的火山岛。最被广泛接受的解释是，过热的柱状物从很深的地方升起，甚至可能从地球岩石地幔和地核之间的边界升起，在这些热点地区。柱状物融化周围的岩石形成岩浆，最终从地表喷出。随着柱状物上方的构造板块移动，随着时间的推移，一系列火山形成了。

科学家发现，这些地点熔岩冷却后形成的玄武岩与大洋中脊形成的玄武岩具有不同的化学性质。“如果它们确实来自从内部深处带上来的热物质，它们将为我们打开一扇窗户，让我们了解内部的化学性质，这是我们无法通过其他方式接触到的，同时也让我们了解了地球的化学演变，”利斯戈-贝尔泰洛尼说。

她说，洋中脊的温度应该代表地幔内的典型温度。为了上涌，柱状物的温度必须比周围的岩石高 100 到 150 摄氏度（212 到 302 华氏度）。“它们必须更热才能穿过整个地幔，因此比洋中脊更热，”Lithgow-Bertelloni 说。

研究人员估计，热点玄武岩的熔化温度比洋中脊的玄武岩高出约 100 至 300 摄氏度（212 至 572 华氏度）。然而，利斯戈-贝尔泰洛尼表示，对特定热点的估计往往不一致，而且只反映地幔上部的温度，远高于地幔柱起源的深度。

她说，确定深达 600 公里（373 英里）洋中脊和火山热点的温度的关键是地震。每当发生地震时，都会以地震波的形式释放出巨大的能量。这些波传播和到达地震仪的速度取决于周围岩石的成分、深度和温度。

研究人员利用一个基于全球地震测量的模型来推断所有 46 个已知海洋热点的温度。该团队还计算出大洋中脊的平均温度约为 1,388 摄氏度（2,530 华氏度）。

“我们发现非常有趣和令人震惊的是，大多数热点实际上并没有那么热，”利斯戈-贝尔泰洛尼说。

她和同事们确定了三组不同的热点。当研究人员将目标锁定在 26 个有详细记录的羽状流的热点上时，他们确定其中 12 个热点确实很热，温度比洋中脊高出 155 摄氏度或更高。然而，10 个热点只是温暖，温度比洋中脊高出 50 到 136 摄氏度（122 到 277 华氏度）。另外四个热点则非常寒冷，温度与洋中脊相似或更低。

最热的热点群包括冰岛、萨摩亚、加拉帕戈斯群岛和夏威夷的火山。百慕大和加那利群岛为暖热点，喀麦隆、阿森松岛和北大西洋的大流星热点（或新英格兰热点）为冷热点。

“我们仍然有热点，这些热点反映了来自古老领域的深层物质，但数量并不多，”Lithgow-Bertelloni 说道。“其余的热点都不同，这意味着我们进入了新领域。”

一种解释是，冷热点和稍热热点可能起源于地幔中相对较浅的深度。“我们还认为，也许这些[深]柱状物一开始很热，然后被困在冷的物质中，”Lithgow-Bertelloni 说。“这并不能完全阻止它们；它们仍然能够上升，但会冷却下来，上升速度会更慢。”

研究人员得出的温度估计值的一个不确定因素是地震和记录地震活动的地震仪在世界各地分布不均匀。“因此，我们对地球内部的覆盖并不完整，”Lithgow-Bertelloni 承认。

不过，她说，研究结果表明，表面上看起来相似的火山岛可能有着截然不同的起源。下一步，研究人员将探索太平洋、大西洋和印度洋之间的火山遗址有何不同。

“这些山脊记录着地球的古老构造历史，”利斯戈-贝尔泰洛尼说道。“这些历史可以通过山脊的温度以及山脊和海洋盆地热点之间的温度差异来揭示。”