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一個幽靈，一個來自核幔邊界的幽靈正在地殼表面徘徊。為了圍捕這個幽靈，全世界地質學家都聯合起來了。從太平洋的夏威夷群島到大西洋的冰島，從西伯利亞的大火成巖省到印度的德干高原，從中國的峨眉山到美國的黃石國家公園，有哪個來歷不明的巖漿活動不被地質學界冠以地幔柱成因的帽子呢？

Figure 1 冰島正在噴發(fā)的火山

Figure 2 冰島地幔柱的地震波示意圖

地質學家們發(fā)現，大多數的火山活動都發(fā)生在板塊活動的邊界，那里是板塊的薄弱地帶，其中最出名的便是綿延數千千米環(huán)繞整個太平洋的環(huán)太平洋火山帶。在洋脊處的擴張性板塊邊界，地殼的厚度變小，壓力的減輕導致的巖石部分熔融；在俯沖帶的匯聚型板塊邊界，流體的加入使巖石的熔點降低產生的巖漿¹。板塊構造學說似乎完美的解釋了所有巖漿活動的成因，地質學家似乎可以自豪的聲稱：板塊構造學說已經完善了，所需要做的只不過是在上面修修補補罷了。

Figure 3 環(huán)太平洋火山帶

然而，夏威夷的火山活動似乎無法用板塊構造學說解釋。夏威夷位于太平洋板塊的正中間，距離任何一處板塊邊界都有數千千米遠。然而正是在這個遠離板塊邊界的地方，卻發(fā)生了火山活動²。地質學家們經過仔細觀察，發(fā)現夏威夷與周圍的島嶼形成了一條島鏈，定年的工作發(fā)現距離夏威夷越遠的島嶼年齡越老³。也就是說，夏威夷島上非常年輕的，既然年輕，必然有相應的地質活動發(fā)生。地質學家們推測，在夏威夷所在的位置下方有一個相對于巖石圈靜止的熱源，加熱著運動的洋殼，這個熱源被地質學家稱為熱點。

Figure 4 夏威夷火山島鏈

熱點是怎么產生的？地質學家眾說紛紜。地球物理學家使用地震波的手段測量了夏威夷下部的物質的波速，提出了地幔柱學說⁴。他們認為：地幔深部會上涌一股密度小、溫度高的高溫熔體，直達地表。地幔柱頭大尾小，就像一個蘑菇一樣，柱頭接觸到地殼后可以在地面產生數個熱點⁵。甚至有人精細地計算了一個地幔柱可以在地表產生多少個熱點^6,7。

Figure 5 地幔柱熱點模型

對于地幔柱理論，有人支持，有人反對，地質學家們甚至開了一個網站“地幔柱真的存在嗎？”來搜集各方觀點。有人認為地幔柱形成于2900km深的核幔邊界處⁸，有人認為地幔柱形成于660km的地幔過渡帶，甚至有人認為地幔柱并不存在，熱點是由幾十千米深度的淺層熔融產生的⁹。

Figure 6 地幔柱示意圖

除夏威夷外，黃石國家公園¹⁰，冰島¹¹都被認為是地幔柱活動的產物。有的科學家認為，二疊紀生物大滅絕是大規(guī)模地幔柱活動造成的大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)導致的。因此涉及到災難的大片中，美國黃石國家公園總是頻頻出鏡，被人們認為是下一次火山爆發(fā)的導火索。另外，西伯利亞和德干高原都有著數千平方千米的大火成巖省，被地質學家認為是地幔柱活動的產物¹²。

盡管存在種種疑惑，但是地幔柱假說仍然是孤立熱點成因的最佳解釋。然而，地幔柱就像是一個幽靈一般，令人捉摸不透，我們不知道它從哪里來，不知道它的形成機制和物質來源¹³。還有太多太多的秘密值得我們去挖掘，去探索，希望讀者們有朝一日可以揭開地幔柱的神秘面紗吧。

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13.Hamblin, W. K. & Christiansen, E. H. Earth’s dynamic systems. (Prentice Hall, Pearson Education, 2004).

圖片來源：

圖1，2，4，5，6來自Hamblin, W. K. & Christiansen, E. H. Earth’s dynamic systems. (Prentice Hall, Pearson Education, 2004).

圖3來自https://zh.wikipedia.org/zh-hans/%E7%8E%AF%E5%A4%AA%E5%B9%B3%E6%B4%8B%E7%81%AB%E5%B1%B1%E5%B8%A6

來源：石頭科普工作室

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