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Earth-Science Reviews: The trials and tribulations of the Hawaii hot spot model
夏威夷-皇帝海山链成因机制

夏威夷-皇帝海山链位于北太平洋中部,是一条自西北至东南延伸的海底火山链,并在47 Ma存在一个方向弯折。目前关于该海山链的成因一直存在争议,尤其是47 Ma左右的弯折,是太平洋板块运动方向改变还是热点移动?厘定这一特征的成因机制和运动学过程,是西太平洋海区软流圈与岩石圈相互作用、以及跨圈层物质能量交换的关键科学问题,对于解译东亚大陆动力学演化过程亦具有重要意义。

本文综合分析西北太平洋海底磁异常数据、钻孔的古地磁、地球化学数据以及地球动力学模拟结果,构建了夏威夷-皇帝海山链的三阶段形成模型。1)脊柱相互作用阶段(Meji-Detroit 海山):80-70 Ma左右,夏威夷热点位于库拉洋中脊南侧,上升的软流圈物质在岩石圈底部流向洋中脊,从洋中脊喷出,形成了MeijiDetroit海山,因此这两座海山的岩石具有洋中脊玄武岩的特征;2)热点-太平洋板块共同运动阶段(Suiko海山-H-E bend):70-47 Ma,随着洋中脊和太平洋板块的北向运动,热点与洋中脊逐渐远离,同时在该过程中,夏威夷热点也存在南向运动,太平洋板块的北向运动与热点的南向运动共同控制了该阶段海山链的形成; 3) 太平洋在固定热点上运动阶段(夏威夷岛链):夏威夷热点运动基本停止,太平洋板块在固定的热点上向西北运动,形成了夏威夷岛链。另外,本文根据西北太平洋整体的构造特征,提出47-55Ma期间太平洋板块和深部地幔柱并不是完全独立的,而是存在共演化特征,太平洋板块的西向俯冲对深部地幔流改变和上部的板块运动发挥着重要作用。

因此,在太平洋板块的古地理重建过程中需要考虑热点移动的因素。夏威夷-皇帝海山链形成演化的三阶段模型为太平洋板块重建提供了新的思路,同时对解释太平洋板块的洋陆格局演变具有重要意义。