“彩虹之州”成因之谜(1)
夏威夷地处北太平洋中心地带，是世界上距离大陆最远的群岛—离最近的大陸也有4000千米。这里的上百个岛屿镶嵌在蔚蓝色的海洋中，它们被马克·吐温称为大洋中最美的岛屿，是停泊在海洋中最可爱的“岛屿舰队”。
火山造就的彩虹之州
因为在雨季几乎天天可以见到彩虹，夏威夷也被称为“彩虹之州”。在世界上其他地方，每当火山喷发时，人们都会赶紧逃避；而在夏威夷，人们会专程前来观看火山喷发。岛上建有国家火山公园，专供游客观赏火山喷发时的壮丽景象。踏着冷却后的岩浆，游人可以走到蒸汽缭绕的火山口去，甚至可以看到红色岩浆滚滚流入大海的壮丽景象……这些都是在世界上其他地方难以得到的神奇体验。美国宇航员还把夏威夷当作学习火山地质学的基地。
之所以在夏威夷可以与火山亲密接触，是因为夏威夷群岛本身就是火山喷发的产物—它是一个巨长的火山岛链中的很小一段，包括著名的大夏威夷岛、檀香山、可爱岛，等等。
前不久，全球最活跃的火山之一—夏威夷基拉韦厄火山持续喷发，科学家警告说，基拉韦厄火山在未来还可能再度出现一连串激烈喷发，乃至更具毁灭性的熔岩流。事实上，基拉韦厄火山真正的危险来自于其内部不断下降的岩浆水平。如果岩浆降到水平面以下，海水会倒灌入岩浆，届时产生的高热蒸汽将会爆炸，冰箱大小的大石块会被抛至几百米外，有毒的火山烟雾则会覆盖方圆19千米的范围。
火山遍布的夏威夷群岛是如何形成的？为什么说它是火山喷发的产物呢？
前文提到，夏威夷群岛是一个巨长的火山岛链中的很小一段，这条横穿太平洋北半部的火山岛链全名叫夏威夷-帝王火山岛链，它长约6000多千米，夏威夷群岛位于该岛链的东南端，如图1所示。整个岛链呈线状分布，中间存在一个大拐弯：南半部分叫夏威夷海岭，北半部分叫帝王海底山。
图1.夏威夷-帝王火山岛链和夏威夷群岛(据Googleearth修编)
这些火山岛至少有129座，是在7000万年以前因火山喷发形成的，每个火山岛一般由一座或几座火山组成。这些火山从海底的第一次喷发算起，在漫长的地质时期经过无数次喷发，最终升出海面形成岛屿。目前，最南部的大夏威夷岛(也叫大岛)上的火山是最活跃的，会不时喷发(图2)。这次喷发的基拉韦厄火山就位于大岛上。
同样位于大岛上的莫纳克亚山是一座死火山，也是世界上总高度最高的山，有1万多米高，其中约6000米高的山体处在海平面以下。如果从海底量到山顶的话，它比珠穆朗玛峰还高1000多米。
错误的成因认识
当前对夏威夷火山岛链成因的普遍认识是地幔柱假说。该假说认为，地幔内部有一些温度很高的圆柱状区域，炽热的地幔物质从这里上升，将覆盖在上面的岩石外壳“烧”穿，使得岩浆喷出地面，最终形成了火山，这个地方就是地球上的“热点”。
相对于迅速漂移的板块，地幔之中的热点基本上是固定不动的。当板块慢慢移动并通过热点时，热点就会在板块上留下一连串的“伤疤”—火山。先形成的火山随着板块的移动离开热点，之后在热点处会形成新的火山。久而久之，就会产生一连串年龄由大到小的火山岛链。夏威夷群岛就是这样形成的。
图2.夏威夷群岛上正在喷发的火山(据Crates News Agency)
这一假说的关键依据是，科学家测得该火山岛链的玄武岩年龄具有严格的时-空线性变化特征，但真实的原始测年数据并不具备这种规律，只是由于部分科学家将数据中不一致的部分去掉，才形成了精准的线性变化。
地球化学也不支持该假说。如果夏威夷的玄武岩是地幔柱成因，那么它应该出现代表地球深处地幔起源的高温苦橄岩或科马提岩，地质学家并没有在夏威夷发现这些岩石。在美国实施的夏威夷科学钻探项目中，科研人员在莫纳克亚火山2019米深度以下打出了海相火山岩和沉积岩，这是地幔柱假说难以解释的。如果按照地幔柱假说，应该打出玄武岩或苦橄岩或科马提岩，不应该打出沉积岩。铪同位素资料则显示，夏威夷熔岩中存在古深海沉积物。
实际的地球物理探测也没有发现确凿证据证明存在这种地幔热点。
地幔柱假说同样无法合理解释火山岛链中间大拐弯的形成，该处的火山岩测年大约为4300万年，没有证据表明当时存在大的地质构造运动，能够让巨大的太平洋板块转向。
大陆漂移与地底扩张
夏威夷群岛的成因机制一直是地球科学领域争论的热点问题之一。传统观点认为是地幔柱成因；但诸多新证据表明，该理论解释不了夏威夷-帝王火山岛链的特征。
既然地幔柱理论难以解释夏威夷群岛的成因，那么，夏威夷群岛到底是如何形成的？
要探讨这个问题，需要首先了解一点地球科学的基本知识，那就是大陆漂移和海底扩张。
大陆板块存在大规模水平漂移是地球上的普遍现象，而且大陆板块当前还在运动中。现代精确GPS测量和古生物、古地磁学都有确凿证据说明大陆板块会漂移。
大陆板块漂移的源动力是什么呢？
魏格纳在100年前提出了大陆漂移学说。他认为，大陆板块漂移的动力主要包括两个：一是因地球自转存在一个指向赤道的离极力，二是因地球自转产生向西的力。不过，地球物理学家计算后发现，这两个力非常小，不足以推动巨大的板块克服阻力发生漂移。更不合逻辑的是，这两个力都是系统作用力，它们针对地球上的所有大陆板块都是一样的，因而现实中应该发生大陆板块统一向赤道漂移或向西漂移，但这种现象并不存在。于是，魏格纳提出的漂移动力被否定了。 (梁光河)
火山造就的彩虹之州
因为在雨季几乎天天可以见到彩虹，夏威夷也被称为“彩虹之州”。在世界上其他地方，每当火山喷发时，人们都会赶紧逃避；而在夏威夷，人们会专程前来观看火山喷发。岛上建有国家火山公园，专供游客观赏火山喷发时的壮丽景象。踏着冷却后的岩浆，游人可以走到蒸汽缭绕的火山口去，甚至可以看到红色岩浆滚滚流入大海的壮丽景象……这些都是在世界上其他地方难以得到的神奇体验。美国宇航员还把夏威夷当作学习火山地质学的基地。
之所以在夏威夷可以与火山亲密接触，是因为夏威夷群岛本身就是火山喷发的产物—它是一个巨长的火山岛链中的很小一段，包括著名的大夏威夷岛、檀香山、可爱岛，等等。
前不久，全球最活跃的火山之一—夏威夷基拉韦厄火山持续喷发，科学家警告说，基拉韦厄火山在未来还可能再度出现一连串激烈喷发，乃至更具毁灭性的熔岩流。事实上，基拉韦厄火山真正的危险来自于其内部不断下降的岩浆水平。如果岩浆降到水平面以下，海水会倒灌入岩浆，届时产生的高热蒸汽将会爆炸，冰箱大小的大石块会被抛至几百米外，有毒的火山烟雾则会覆盖方圆19千米的范围。
火山遍布的夏威夷群岛是如何形成的？为什么说它是火山喷发的产物呢？
前文提到，夏威夷群岛是一个巨长的火山岛链中的很小一段，这条横穿太平洋北半部的火山岛链全名叫夏威夷-帝王火山岛链，它长约6000多千米，夏威夷群岛位于该岛链的东南端，如图1所示。整个岛链呈线状分布，中间存在一个大拐弯：南半部分叫夏威夷海岭，北半部分叫帝王海底山。
图1.夏威夷-帝王火山岛链和夏威夷群岛(据Googleearth修编)
这些火山岛至少有129座，是在7000万年以前因火山喷发形成的，每个火山岛一般由一座或几座火山组成。这些火山从海底的第一次喷发算起，在漫长的地质时期经过无数次喷发，最终升出海面形成岛屿。目前，最南部的大夏威夷岛(也叫大岛)上的火山是最活跃的，会不时喷发(图2)。这次喷发的基拉韦厄火山就位于大岛上。
同样位于大岛上的莫纳克亚山是一座死火山，也是世界上总高度最高的山，有1万多米高，其中约6000米高的山体处在海平面以下。如果从海底量到山顶的话，它比珠穆朗玛峰还高1000多米。
错误的成因认识
当前对夏威夷火山岛链成因的普遍认识是地幔柱假说。该假说认为，地幔内部有一些温度很高的圆柱状区域，炽热的地幔物质从这里上升，将覆盖在上面的岩石外壳“烧”穿，使得岩浆喷出地面，最终形成了火山，这个地方就是地球上的“热点”。
相对于迅速漂移的板块，地幔之中的热点基本上是固定不动的。当板块慢慢移动并通过热点时，热点就会在板块上留下一连串的“伤疤”—火山。先形成的火山随着板块的移动离开热点，之后在热点处会形成新的火山。久而久之，就会产生一连串年龄由大到小的火山岛链。夏威夷群岛就是这样形成的。
图2.夏威夷群岛上正在喷发的火山(据Crates News Agency)
这一假说的关键依据是，科学家测得该火山岛链的玄武岩年龄具有严格的时-空线性变化特征，但真实的原始测年数据并不具备这种规律，只是由于部分科学家将数据中不一致的部分去掉，才形成了精准的线性变化。
地球化学也不支持该假说。如果夏威夷的玄武岩是地幔柱成因，那么它应该出现代表地球深处地幔起源的高温苦橄岩或科马提岩，地质学家并没有在夏威夷发现这些岩石。在美国实施的夏威夷科学钻探项目中，科研人员在莫纳克亚火山2019米深度以下打出了海相火山岩和沉积岩，这是地幔柱假说难以解释的。如果按照地幔柱假说，应该打出玄武岩或苦橄岩或科马提岩，不应该打出沉积岩。铪同位素资料则显示，夏威夷熔岩中存在古深海沉积物。
实际的地球物理探测也没有发现确凿证据证明存在这种地幔热点。
地幔柱假说同样无法合理解释火山岛链中间大拐弯的形成，该处的火山岩测年大约为4300万年，没有证据表明当时存在大的地质构造运动，能够让巨大的太平洋板块转向。
大陆漂移与地底扩张
夏威夷群岛的成因机制一直是地球科学领域争论的热点问题之一。传统观点认为是地幔柱成因；但诸多新证据表明，该理论解释不了夏威夷-帝王火山岛链的特征。
既然地幔柱理论难以解释夏威夷群岛的成因，那么，夏威夷群岛到底是如何形成的？
要探讨这个问题，需要首先了解一点地球科学的基本知识，那就是大陆漂移和海底扩张。
大陆板块存在大规模水平漂移是地球上的普遍现象，而且大陆板块当前还在运动中。现代精确GPS测量和古生物、古地磁学都有确凿证据说明大陆板块会漂移。
大陆板块漂移的源动力是什么呢？
魏格纳在100年前提出了大陆漂移学说。他认为，大陆板块漂移的动力主要包括两个：一是因地球自转存在一个指向赤道的离极力，二是因地球自转产生向西的力。不过，地球物理学家计算后发现，这两个力非常小，不足以推动巨大的板块克服阻力发生漂移。更不合逻辑的是，这两个力都是系统作用力，它们针对地球上的所有大陆板块都是一样的，因而现实中应该发生大陆板块统一向赤道漂移或向西漂移，但这种现象并不存在。于是，魏格纳提出的漂移动力被否定了。 (梁光河)