板塊構造學(xué)說(shuō)是地球科學(xué)的基本理論，為研究地球演化研究提供了基本模式。然而，越來(lái)越多的研究表明，除了地表的板塊構造以外，來(lái)自地幔深部的地幔柱構造也是地球演化的重要組成部分。其中，熱點(diǎn)是由上升的地幔柱形成的。當地幔柱到達地表并與地表的板塊發(fā)生相互作用時(shí)，板塊被“燒穿”從而留下火山活動(dòng)。如果板塊在構造活動(dòng)下發(fā)生移動(dòng)，那么這些火山就形成一串年齡隨距離增長(cháng)的火山鏈，這是判斷熱點(diǎn)的最重要方法之一。目前最典型的熱點(diǎn)是夏威夷火山，其火山鏈的長(cháng)度超過(guò)2400公里，記錄了太平洋板塊幾百萬(wàn)年以來(lái)的運動(dòng)軌跡。
當前，絕大部分熱點(diǎn)路徑（火山鏈）都出現在大洋板塊（如夏威夷火山）或者是巖石圈比較薄的陸地板塊（如美國黃石火山）。對于年代較老、巖石圈較厚的大陸板塊，比如美國東部，熱點(diǎn)路徑只能靠數量稀少的含金剛石的金伯利巖來(lái)推斷，因為這些金伯利巖可能來(lái)自地球深部，而其他的證據則幾乎缺失。由于這些地區的金伯利巖數量稀少，所以連接它們形成熱點(diǎn)路徑存在很大的不確定性，需要其他系統的研究進(jìn)行探索。
中科院測量與地球物理研究所大地測量與地球動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室儲日升研究員與美國加州理工學(xué)院Donald V Helmberger、Michael Gurnis教授、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)冷偉教授合作， 分析了美國地震陣列（USArray）記錄到海量地震波形數據，發(fā)現下巖石圈存在一個(gè)約40公里厚，200公里寬的低速帶。與周?chē)啾龋摰退賻У?span>P波速度減小了約2%，高頻能量有很強的衰減，肯塔基州的一處金伯利巖也正好處在該低速帶上。基于這些觀(guān)測，結合地球動(dòng)力學(xué)的模擬和近100百萬(wàn)年北美板塊的運動(dòng)，研究團隊提出了一個(gè)熱點(diǎn)路徑的假設。該路徑從西向東經(jīng)過(guò)密蘇里到達弗吉尼亞，其間與美國中西部的新馬德里裂谷帶（New Madrid rift zone）相遇，接著(zhù)折向東北貫穿美國東海岸，然后轉向進(jìn)入大西洋（圖1）。與薄板塊上的火山鏈不同，由于美國東部的巖石圈厚度在200公里左右，該熱點(diǎn)路徑的地表上沒(méi)有其他的異常。研究結果表明，該熱點(diǎn)路徑可能對新馬德里裂谷帶中生代晚期的重新活動(dòng)有關(guān)，也可能造成美國東部的地震活動(dòng)（200年前，美國新馬德里地區經(jīng)歷了三次7級以上強震）。此項成果表明地震學(xué)與地球動(dòng)力學(xué)交叉研究對于理解地幔及地殼演化過(guò)程的重要性
該研究成果于2013年9月15日發(fā)表在Nature Geoscience（《自然-地球科學(xué)》）上, 論文題目為Hidden hotspot track beneath the eastern United States (DOI: 10.1038/NGEO1949）（美國東部下面埋藏著(zhù)的熱點(diǎn)路徑）。
圖1.美國東部下面埋藏著(zhù)的熱點(diǎn)路徑及其地球動(dòng)力學(xué)研究
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