[科普中国]-夏威夷式火山

夏威夷式火山是一种平缓的穹窿状火山，即盾形火山。1

简介夏威夷式火山是一种平缓的穹窿状火山，即盾形火山，它的山坡倾角在3°～10°之间，全部由熔岩组成，火山顶部是一片平坦的地面，其上有一个宽浅的火山口。这类火山在夏威夷群岛分布最多。

夏威夷式火山喷发时熔融的岩浆从地下溢出，但没有爆炸现象，气体和火山碎屑喷发物也很少。在熔岩喷发之前，岩浆从地壳下部上涌，直到地表从火山口漫出。有时，熔岩表面形成一层薄壳，然后薄壳裂开，熔岩再流出来。1

火山形成原因与假设地幔柱假说太平洋板块上的夏威夷群岛的年龄由西北方向东南方向递减。西部最北端年龄为7500-8000万年；转折处的中途岛则降至4310万年，到了西段的Niihau岛，其年龄只有600万年，到最东端夏威夷岛的火山目前仍在喷发。如果单单是用经典的板块构造理论是无法解释的，原因是该理论只能解释板块交接处的作用，而不能解释太平洋板块内部岩浆活动。1963年，Wilson提出了热点假说来试图解释夏威夷-天皇海山岛链的形成原因，即运动的太平洋漂过固定的热点后形成连续的、阶梯状的火山。随后，Morgan发展了热点学说，并提出了地幔柱假说。

地质热力作用是盆地发育演化和改造的主要因素，随着研究深入，大陆垂向热力作用及其热力构造陆续被发现，其中地幔热柱型是热力构造中非常重要的类型。热点是下地幔圆柱状地幔柱在地表的表现，这个热点在8000万年中一直处于活动之中。热点涌出地幔柱，熔融了软流层上部的岩石圈，形成了一个窗口，岩浆由此喷出冷却、堆积，最终形成了火山岛。

随后太平洋板块移动，但是热点固定不动，窗口与地幔柱脱离后便重新闭合，这样一来其上的火山也无岩浆喷出而熄灭，而新移动到热点上方的太平洋板块又被熔融，形成新的火山岛。最终这些火山岛组合起来，就形成了现在的夏威夷群岛。这也就解释了为何夏威夷-天皇海山岛链的火山年龄呈阶梯型分布。

热点-地幔柱假说不仅很好的解释了夏威夷岛链火山的成因，同时也使岛链印证了太平洋板块的运动轨迹，说明板块是向着北方移动的。

热岩区假说对于上述观点，发表在Science上一篇论文提出了质疑：相关证据表明，夏威夷岛链的海床下方存在一个巨大的热岩区，夏威夷火山的热源正是来源于该热岩区而非地幔柱[6]。

地质学家表示，经过对20年地震数据的分析，他们在夏威夷地区正下方发现了一个800英里宽的热岩区。麻省理工学院地质学家R.D. van der Hils表示，虽然最新的地质发现，并不能排除夏威夷岛链其他一些火山下方有地幔柱，但可以确定的是地幔柱的主要源头并不是在夏威夷岛链的正下方 。

地震X线断层摄影术利用地震波穿行时发出的声音和回声探测地幔柱或者热区，但夏威夷下方的地幔测绘难度极大，因为这一地区距离大型地震传感器网路太远。相比之下，研究对于历年来地震数据的分析反倒有更为惊人的结果。

这些信号显示，在地下大约410英里的巨大不规则区域：一个盘状岩石区，温度比周围地区高出300至400摄氏度，距离大岛西部370英里至1000英里之间。研究小组认为这个地幔柱在上下地幔的交界处汇集，而后曲折地伸向群岛下方的地壳，最后涌出岩浆供给夏威夷的诸多火山岛。这种假设有待进一步的证实。1

地质地貌状况与特征火山地质演化夏威夷群岛上大多火山在岩浆演化上是有规律的。一般经历四个阶段:

（1）碱性盾前阶段：这期间以下水碱性玄岩、碧玄岩喷发为主；

（2）拉斑玄武岩岩盾阶段：该阶段以大规模拉斑玄武岩喷发为主，形成露出棉絮状的火山盾地。之前学术界普遍认为夏威夷群岛中Kauai岛是单层盾形火山，但事实上，Kauai火山岛结构是十分复杂的，夏威夷群岛下地壳中岩墙多而复杂、成排的拉斑玄武岩火山通道从中部高原呈多方向放射状分布。声纳资料显示，Kauai岛以北、以东、以南2万多平方米的海底被几千立方千米的来自该岛的火山岩屑崩塌物所覆盖。其他同位素探测资料也阐明Kauai岛至少由两层盾形火山组成，不同层位的火山具有不同的岩浆供应系统[7]。

（3）碱性盾后阶段：以碱性玄武岩和碱性粗安山岩喷发为主，喷发规模减小，火山运动减弱。

（4）碱性复苏阶段：以小规模的火山管道喷溢为特征，主要样式为霞石岩、霞石黄长岩、夏威夷岩等。

这些火山以中心式喷发为主，平面上以偏圆形和圆形为主。从火山口平面俯视，中部块状构造的熔岩状岩浆岩较多，结晶度较好，而边缘部分为流层状构造，玻璃质碎屑结构的岩石较多，粒度较细，古火山颈岩石地形抗风化能力强。以Mauna Loa和Mauna Kea火山口为代表，其锥体周围常见的有是有：玻质辉橄熔岩流、拉斑玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩和凝灰岩。矿石方面的组成则以高温斜长石、富钾斜长石、透长石、高温石英等硅氧化物为主。

地貌与地形特征1、火山口地形特征

夏威夷群岛上的火山是现代活火山地形中发育最为典型的，该群岛上有圆丘式高山，这是古火山喷发留下的痕迹，岛上还有梯状丘陵，期间还伴有中心式喷发火山和从裂缝中冒蒸汽。群岛上的火山岛中以最东侧的夏威夷岛为最大，正在活动的最高峰Mauna Kea位于岛上的南部，它与北部暂停活动的Mauna Loa火山构成夏威夷岛的三角形状。和该岛南部的Mauna Loa海拔4171m，火山口直径约为5km。这座火山从1859-1975年间异常活跃，喷发周期为3.7年，大规模喷发4次。最大的一次是1857年，熔岩流动为17km。

2、火山式海岸线

夏威夷群岛海岸按类型分为火山和珊瑚形成的两大还按类型：火山式海岸和珊瑚式海岸。其中东部八大岛全都是火山成的岛屿。由这些火山形成的海岸，由年代久远程度从新至老可分为：

（1） 原火山裙式海岸，以夏威夷岛最为典型；

（2） 过渡式裙式和崩塌陡壁式海岸，它是一种混合类型，分布较为普遍； （3） 新构造沉陷所形成的的崩塌陡壁式的海岸，它以Niihau岛和Kahoolawe岛最为典型。1

本词条内容贡献者为:

屈明 - 副研究员 - 西南大学