鑽石可能揭開熱點火山之謎（Diamonds May Unlock Secrets of Hot-Spot Volcanoes）

鑽石可能揭開熱點火山之謎（Diamonds May Unlock Secrets of Hot-Spot Volcanoes）
雲林縣立麥寮高級中學地球科學科陳婉如老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

夏威夷的熱點火山已經讓地質學家困惑了幾十年，火山大部分是發生在板塊互相聚合或板塊張裂處，而夏威夷火山島鏈卻座落在板塊中央。現在，來自地底下含有鑽石的岩石可能有助於揭開這些火山的形成之謎。

科學家們嘗試提出地函柱（mantle plumes）解釋所謂的熱點火山（hot-spot volcanoes），這個解釋是大量的熱流使得岩石部份熔融，形成岩漿往上衝，衝破地殼並噴出地表，形成火山岩。雖然大部分的科學家都認為有地函柱的存在，但沒有人可以提出令人信服的證據。這是因為地殼下巨大的熱和壓力，使得科學家或儀器無法到那裡觀測。

在挪威奧斯陸（Oslo）大學的地球物理學家特隆（Trond Torsvik）認為夾帶著鑽石的角礫雲母橄欖岩（kimberlite）（譯註1）表示熱柱（plume）（譯註2）的存在。角礫雲母橄欖岩生成於離地表150公里或更深的地方，熱柱往上衝時，使得這些岩石被帶到地表。特隆（Trond Torsvik）和他的同事必須想出什麼地方會發生此情況，以及熱柱發生爆發的地點。目前懷疑有兩個超級熱柱（superplume），一個是在南太平洋，另一個在非洲南部。

特隆的研究團隊分析了角礫雲母橄欖岩，這些礫雲母橄欖岩的年紀只有幾億年，相較於非洲、北美洲和其他大陸，這些岩石顯得非常年輕。現在離角礫雲母橄欖岩被帶到地表的時間已經很久了，所以特隆的研究團必須建立幾億年前的大陸分佈地圖，尤其是重建過去的板塊構造。一旦他們找到當初有這些噴發岩石的大陸，他們就知道這些潛在地函柱離這些岩石有多近。

研究人員證實似乎至少有一個超級熱柱存在，推測可能在非洲。他們分析的角礫雲母橄欖岩有80%是在三億兩千萬年沿著熱柱區噴出。科學家推測這可能引起了非洲超級熱柱和幾個熱點。由這些關係推測，可能因為熱柱，使得角礫雲母橄欖岩被帶至地表，這篇報告在七月十五日發表於自然雜誌（Nature），這篇報告的準確性取決於這些熱柱產生區至少持續三億兩千萬年的假設。但是所橫跨的地質時間很短，特隆認為這樣比較有把握。

然而，並非每一位科學家都相信。例如，在英國達勒姆（Durham）大學的地球物理學家吉莉安（Gillian Foulger），她是熱柱理論的長期反對者，她對於使用與熱柱完全無關的鑽石作為標記提出疑義，她也不同意這個研究的做法是在一個沒有確切的證據下，去推論非洲有超級熱柱。她說：「這個理論假設了熱柱存在，並且在沒有任何的證據下假設熱柱的位置。」

然而，吉莉安為板塊學說辯護，她說用板塊學說可以解釋像夏威夷的熱點，而不需熱柱的解釋，因為板塊內部會變形破裂，破裂處就是岩漿的通道。但特隆說不可能有如此多的礫雲母橄欖岩會偶然地沿著熱柱區排成一列，根據該份論文，其機率大約是0.1%~1%。耶魯大學的地質學家戴維埃文斯（David Evans）說，這論文還不足夠支持地函底部熱柱的說法。在加州史丹福大學的地質物理學家諾門（Norman Sleep）補充說：「有些人完全不相信熱柱理論，會駁回這個理論，但這理論也提供熱柱如何運作的良好證據。」

譯註1：角礫雲母橄欖岩（kimberlite）為玄武岩中含橄欖岩和榴輝岩之總稱。
譯註2：熱柱（plume）管狀的對流圈，可以把下部地函中的熱流和物質向上帶到地殼表面，而形成火山活動的熱點。

文章出處：http://news.sciencemag.org/scien … k-secrets-of-h.html