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07-20-2025 Vol 2027

黄石火山纪事:黄石与夏威夷火山系统的异同

图片源于:https://bigislandnow.com/2025/02/27/yellowstone-caldera-chronicles-what-do-yellowstone-and-hawai%CA%BBi-have-in-common-more-than-you-might-think/

《黄石火山纪事》是由黄石火山观察组织的科学家及合作者每周撰写的专栏。
这篇文章由美国地质调查局的研究地质学家、黄石火山观察组织副科学负责人Mark Stelten撰写。

黄石和夏威夷群岛是世界上最引人注目的活火山系统之一,每年吸引数百万游客。
这些火山系统相隔超过3000英里,具有截然不同的行为和外观。

一幅展示美国西北部主要火山特征的地图,标示出当前位于黄石火山口下方的地幔羽流。
颜色表示一般的玄武岩(蓝色)与流纹岩(红色)成分,色调则表示年代(较深的色调为较古老的)。
地图给出了由于黄石热点形成的火山口的大致轮廓,并用数字标示出大约的年龄(以百万年计)。
(地图由美国地质调查局提供)

黄石并不产生高耸的火山特征,而是形成地面的巨大凹陷,称为火山口,
这是由于流纹岩岩浆的爆炸性喷发造成的。
在形成后,黄石的火山口往往会被粘稠的流纹岩熔岩流和穹顶填充,形成宽广的高原或陡峭的穹顶状结构,
这些地方通常覆盖着 lodgepole 松树。

相比之下,夏威夷的火山活动则倾向于构建如摩纳罗亚这样的宽大盾形火山——这是地球上最大的活火山——
由众多流动性熔岩流组成,并高于周围的景观。
夏威夷火山的顶部通常被火山口覆盖,尽管这些火山口比黄石的要小得多,
它们的成因是由于熔岩流的排放而导致的塌陷,而不是爆炸性喷发。
夏威夷的火山爆发也比黄石频繁,通常生产流动的玄武岩熔岩,
但单次喷发的体量往往远小于黄石的喷发。

尽管在喷发行为和外观上存在这些差异,黄石和夏威夷却有一些根深蒂固的相似之处。

全球大多数火山系统与俯冲带有关,
在这里,一个地壳构造板块滑入另一个板块之下——例如西部美国的喀斯喀特山脉——
或在发散板块边缘,岩浆因地壳被拉开而上升——通常在海洋盆地的中部,如大西洋中脊。
然而,夏威夷和黄石的火山活动则是由地幔羽流驱动的,
地幔羽流是地球地幔中异常炽热并向上浮起的区域。
当热地幔上升到较浅的深度时,会引起融化,进而导致形成能产生火山喷发的岩浆系统。

地幔羽流独立于板块构造运行,并在地球的构造板块在其上方移动时保持大部分不变。
因此,像夏威夷和黄石这样的岩浆系统产生了一系列火山,这些火山沿着它们的长度呈现出年龄的渐进性。

在过去的1600万年中,供给黄石火山口的热点产生了多个火山口系统,
从东南俄勒冈州和北内华达州的麦克德米特火山口延伸至黄石火山口,位于怀俄明州西北部。
这些现在埋藏的火山系统与黄石火山口相似,
它们在板块运动将系统带到热点足够远的地方,切断了进入地幔羽流的通道之前,都会产生大型爆炸性喷发。
最终,一个新的火山中心在前一个火山中心的东北方形成,位于新的地壳位置的地幔羽流之上。

南爱达荷州的东蛇河平原标志着这条“古黄石”的链条,
从黄石火山口向西南移动时,古火山的年龄不断增加。
同样,在夏威夷下方的热点评价,也负责在过去8000万年内产生夏威夷脊-皇帝海山链。
该链中的火山从夏威夷群岛向西北穿过太平洋时,其年龄逐渐增加。
夏威夷最古老的“古夏威夷”位于俄罗斯堪察加半岛沿海。

给定黄石和夏威夷都是由地幔羽流驱动的,
为什么这些火山系统表现得如此不同呢?
存在许多原因,但最显著的原因可能是两地地壳的性质。

夏威夷位于海洋地壳上,
它远比黄石的大陆地壳薄——大约仅6英里厚,而黄石的大陆地壳约28英里厚。
由于夏威夷下方地壳较薄,
岩浆能够更快更容易地上升。
这意味着岩浆没有时间结晶或与地壳相互作用,
反而往往作为流动性较强的玄武岩熔岩流喷发。
喷发发生的频率通常也较高,个别喷发的体量也较小。

相比之下,黄石下方厚重的大陆地壳则阻碍了岩浆的轻易上升,
这导致岩浆滞留并积累在地壳中。
这一过程随着时间的推移,
导致在黄石下方的大部分地壳中发育出一个大型岩浆系统,
这个系统包括位于上地壳的一个大型流纹岩岩浆储层——深度约在3到12英里之间——
它为黄石的戏剧性喷发提供了动力。

尽管它们在外观上存在差异,
但驱动黄石和夏威夷火山活动的基本引擎却是非常相似的。

所以,下次当你远离岛屿来到美国大陆时,
不妨考虑参观黄石地区。
在南爱达荷州和怀俄明州西北部,有着许多美好的景点。

Bo Wang

Bo Wang is a Chinese journalist based in the United States. He is a correspondent for the Chinese newspaper, US China Daily, covering a range of topics including international affairs, economics, and technology. With more than a decade of experience in journalism, Wei has built a reputation for his sharp analysis and insightful reporting. Prior to his current position, Wei worked for various media outlets in China and US. He holds a degree in Journalism from Tsinghua University in Beijing, China. In his free time, Wei enjoys hiking, reading history books, and practicing meditation.