夏威夷式火山

夏威夷式火山是一種平緩的穹窿狀火山，即盾形火山。

基本介紹

• 中文名：夏威夷式火山
• 外文名： Hawaiian-type volcano
• 定義：一種平緩的穹窿狀火山
• 性質：盾形火山
• 山坡傾角：在3°～10°之間
• 分布：夏威夷群島

簡介

夏威夷式火山是一種平緩的穹窿狀火山，即盾形火山，它的山坡傾角在3°～10°之間，全部由熔岩組成，火山頂部是一片平坦的地面，其上有一個寬淺的火山口。這類火山在夏威夷群島分布最多。

夏威夷式火山噴發時熔融的岩漿從地下溢出，但沒有爆炸現象，氣體和火山碎屑噴發物也很少。在熔岩噴發之前，岩漿從地殼下部上涌，直到地表從火山口漫出。有時，熔岩表面形成一層薄殼，然後薄殼裂開，熔岩再流出來。

火山形成原因與假設

地幔柱假說

太平洋板塊上的夏威夷群島的年齡由西北方向東南方向遞減。西部最北端年齡為7500-8000萬年；轉折處的中途島則降至4310萬年，到了西段的Niihau島，其年齡只有600萬年，到最東端夏威夷島的火山目前仍在噴發。如果單單是用經典的板塊構造理論是無法解釋的，原因是該理論只能解釋板塊交接處的作用，而不能解釋太平洋板塊內部岩漿活動。1963年，Wilson提出了熱點假說來試圖解釋夏威夷-天皇海山島鏈的形成原因，即運動的太平洋漂過固定的熱點後形成連續的、階梯狀的火山。隨後，Morgan發展了熱點學說，並提出了地幔柱假說。

地質熱力作用是盆地發育演化和改造的主要因素，隨著研究深入，大陸垂向熱力作用及其熱力構造陸續被發現，其中地幔熱柱型是熱力構造中非常重要的類型。熱點是下地幔圓柱狀地幔柱在地表的表現，這個熱點在8000萬年中一直處於活動之中。熱點湧出地幔柱，熔融了軟流層上部的岩石圈，形成了一個視窗，岩漿由此噴出冷卻、堆積，最終形成了火山島。

隨後太平洋板塊移動，但是熱點固定不動，視窗與地幔柱脫離後便重新閉合，這樣一來其上的火山也無岩漿噴出而熄滅，而新移動到熱點上方的太平洋板塊又被熔融，形成新的火山島。最終這些火山島組合起來，就形成了現在的夏威夷群島。這也就解釋了為何夏威夷-天皇海山島鏈的火山年齡呈階梯型分布。

熱點-地幔柱假說不僅很好的解釋了夏威夷島鏈火山的成因，同時也使島鏈印證了太平洋板塊的運動軌跡，說明板塊是向著北方移動的。

熱岩區假說

對於上述觀點，發表在Science上一篇論文提出了質疑：相關證據表明，夏威夷島鏈的海床下方存在一個巨大的熱岩區，夏威夷火山的熱源正是來源於該熱岩區而非地幔柱[6]。

地質學家表示，經過對20年地震數據的分析，他們在夏威夷地區正下方發現了一個800英里寬的熱岩區。麻省理工學院地質學家R.D. van der Hils表示，雖然最新的地質發現，並不能排除夏威夷島鏈其他一些火山下方有地幔柱，但可以確定的是地幔柱的主要源頭並不是在夏威夷島鏈的正下方 。

地震X線斷層攝影術利用地震波穿行時發出的聲音和回聲探測地幔柱或者熱區，但夏威夷下方的地幔測繪難度極大，因為這一地區距離大型地震感測器網路太遠。相比之下，研究對於歷年來地震數據的分析反倒有更為驚人的結果。

這些信號顯示，在地下大約410英里的巨大不規則區域：一個盤狀岩石區，溫度比周圍地區高出300至400攝氏度，距離大島西部370英里至1000英里之間。研究小組認為這個地幔柱在上下地幔的交界處匯集，而後曲折地伸向群島下方的地殼，最後湧出岩漿供給夏威夷的諸多火山島。這種假設有待進一步的證實。

地質地貌狀況與特徵

火山地質演化

夏威夷群島上大多火山在岩漿演化上是有規律的。一般經歷四個階段:

（1）鹼性盾前階段：這期間以下水鹼性玄岩、碧玄岩噴發為主；

（2）拉斑玄武岩岩盾階段：該階段以大規模拉斑玄武岩噴發為主，形成露出棉絮狀的火山盾地。之前學術界普遍認為夏威夷群島中Kauai島是單層盾形火山，但事實上，Kauai火山島結構是十分複雜的，夏威夷群島下地殼中岩牆多而複雜、成排的拉斑玄武岩火山通道從中部高原呈多方向放射狀分布。聲納資料顯示，Kauai島以北、以東、以南2萬多平方米的海底被幾千立方千米的來自該島的火山岩屑崩塌物所覆蓋。其他同位素探測資料也闡明Kauai島至少由兩層盾形火山組成，不同層位的火山具有不同的岩漿供應系統[7]。

（3）鹼性盾後階段：以鹼性玄武岩和鹼性粗安山岩噴發為主，噴發規模減小，火山運動減弱。

（4）鹼性復甦階段：以小規模的火山管道噴溢為特徵，主要樣式為霞石岩、霞石黃長岩、夏威夷岩等。

這些火山以中心式噴發為主，平面上以偏圓形和圓形為主。從火山口平面俯視，中部塊狀構造的熔岩狀岩漿岩較多，結晶度較好，而邊緣部分為流層狀構造，玻璃質碎屑結構的岩石較多，粒度較細，古火山頸岩石地形抗風化能力強。以Mauna Loa和Mauna Kea火山口為代表，其錐體周圍常見的有是有：玻質輝橄熔岩流、拉斑玄武岩、安山岩、英安岩、流紋岩和凝灰岩。礦石方面的組成則以高溫斜長石、富鉀斜長石、透長石、高溫石英等矽氧化物為主。

地貌與地形特徵

1、火山口地形特徵

夏威夷群島上的火山是現代活火山地形中發育最為典型的，該群島上有圓丘式高山，這是古火山噴發留下的痕跡，島上還有梯狀丘陵，期間還伴有中心式噴發火山和從裂縫中冒蒸汽。群島上的火山島中以最東側的夏威夷島為最大，正在活動的最高峰Mauna Kea位於島上的南部，它與北部暫停活動的Mauna Loa火山構成夏威夷島的三角形狀。和該島南部的Mauna Loa海拔4171m，火山口直徑約為5km。這座火山從1859-1975年間異常活躍，噴發周期為3.7年，大規模噴發4次。最大的一次是1857年，熔岩流動為17km。

2、火山式海岸線

夏威夷群島海岸按類型分為火山和珊瑚形成的兩大還按類型：火山式海岸和珊瑚式海岸。其中東部八大島全都是火山成的島嶼。由這些火山形成的海岸，由年代久遠程度從新至老可分為：

（1） 原火山裙式海岸，以夏威夷島最為典型；

（2） 過渡式裙式和崩塌陡壁式海岸，它是一種混合類型，分布較為普遍； （3） 新構造沉陷所形成的的崩塌陡壁式的海岸，它以Niihau島和Kahoolawe島最為典型。