夏威夷和加拉帕戈斯群岛这样的火山岛，寿命有多长?

厄瓜多尔加拉帕戈斯群岛伊莎贝拉岛的拉斯丁托雷拉斯。

当炽热的熔岩羽流穿过地幔，冲破上层地壳，它不仅会形成一个火山岛，还会在海床上形成一个上千公里长的隆起。随着时间的流逝，底层的构造板块带走了海岛，熔岩羽流再次涌出，在那里形成另一座海岛。在数百万年的时间里，这一地质热点就有可能形成一条岛屿链，在这些岛屿上，生命可能会暂时繁荣生长，直到岛屿再度沉入海底。

地球上有数十个地质热点，其中包括产生夏威夷群岛和加拉帕戈斯群岛的地质热点。尽管各个火山岛屿链的形成过程都非常类似，每一个岛屿露出海平面的时间却大不相同，比如加拉帕戈斯群岛只有数百万年历史，而加纳利群岛的历史则超过两千万年。一座岛屿的寿命决定了岛屿上演化的生命和地形。然而，决定一个岛屿寿命的机制在很大程度上是未知的。

近来，麻省理工学院的科学家在《科学进展》杂志报告了他们对全球14条主要火山岛屿链的分析。科学家们发现，岛屿的寿命与两个主要的地质因素有关：底层板块的速度和热点羽流产生的隆起的大小。例如，如果一个岛位于快速移动的板块上，它的寿命可能会很短，除非它是像夏威夷那样的大羽流岛屿。

为什么夏威夷群岛露出海平面的时间比最古老的加拉帕戈斯群岛还要长一百万年？研究人员认为，这可以由构造板块的速度和羽流大小之间的相互作用来解释。加拉帕戈斯群岛所在的板块运动速度与夏威夷群岛较为接近，但羽流却小得多。相比之下，加纳利群岛是世界上最古老的岛屿链之一，它坐落在移动缓慢的大西洋板块上，羽流造成的隆起也相对较大。“这些岛屿链是生物学家长期以来关注的动态、孤立‘实验室’，”论文作者，前麻省理工学院的研究生Kimberly Huppert说，“除了对单个岛屿链的研究以外，将它们与地表以下数公里的固体地球过程联系起来的研究却不多。”“你可以想象所有这些生物都生活在由岛屿组成的跑步机上，生物们演化、扩散、迁移到新岛屿，旧岛屿则逐渐沉没，”麻省理工学院地球、大气与行星科学系的副院长Taylor Perron补充道，“Kim展示的是一种地球物理机制，它可以控制这台跑步机的移动速度以及岛屿链在掉到‘跑步机’外时途经的距离。”

研究人员对全球14个火山岛链(包括夏威夷群岛、加拉帕戈斯群岛和加那利群岛)进行了分析。对于每个岛屿链，他们关注了构造板块的运动方向，并测量了板块相对于地质热点的平均速度。然后，他们在每个岛屿链的方向上测量了由羽流产生的隆起（地壳抬升区域）的起点和终点之间的距离。对于每个岛链，他们将隆起长度除以板块速度，得到了火山岛在沉入海洋之前保持在海平面以上的时间。

研究人员将他们的计算结果与14条岛屿链中每个岛的实际年龄进行了比较，发现在岛屿在隆起上的时间与岛屿在海平面以上的典型时间之间存在很强的相关性。因此他们认为，火山岛的寿命取决于底部板块的速度和羽流的大小。Huppert说，弄清楚岛屿的寿命问题可以帮助科学家更好地了解生物多样性，以及导致不同岛屿链之间生物差异的原因。

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编译：李华 

审稿：西莫   

责编：雷鑫宇

期刊来源：《科学进展》

期刊编号：2375-2548

原文链接：

https://phys.org/news/2020-01-lifespan-volcanic-islands-hawaii-galapagos.html

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