Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено с шлейфа магмы )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Суперплюма генерируется путем охлаждения процессов в мантии (ЛВЗ = зона пониженных скоростей ) [1]

Мантийных плюмов является планируемая механизм конвекции в пределах мантии Земли . Поскольку голова шлейфа частично тает при достижении небольшой глубины, шлейф часто называют причиной вулканических горячих точек , таких как Гавайи или Исландия , и крупных вулканических провинций, таких как Декан и Сибирские ловушки . Некоторые из таких вулканических регионов лежат далеко от границ тектонических плит , в то время как другие представляют собой вулканизм необычайно большого объема вблизи границ плит.

Концепции [ править ]

Мантийные плюмы были впервые предложены Дж. Тузо Уилсоном в 1963 г. [2] [необходим не первичный источник ] и в дальнейшем развиты У. Джейсоном Морганом в 1971. Предполагается, что мантийный плюм существует там, где зарождаются горячие породы [ требуется пояснение ] на Граница ядро-мантия и поднимается через мантию Земли, становясь диапиром в земной коре . [3]В частности, концепция о том, что мантийные плюмы закреплены относительно друг друга и закреплены на границе ядро-мантия, может дать естественное объяснение прогрессирующим во времени цепочкам более старых вулканов, выходящим из некоторых таких горячих точек, таких как Гавайско-Императорская цепь подводных гор . Однако палеомагнитные данные показывают, что мантийные плюмы могут быть связаны с провинциями с большими низкими скоростями сдвига (LLSVP) [4] и действительно движутся. [5]

Предлагаются два в значительной степени независимых конвективных процесса:

  • широкий конвективный поток, связанный с тектоникой плит, вызванный в основном погружением холодных плит литосферы обратно в мантийную астеносферу
  • мантийный шлейф, вызванный теплообменом через границу ядро-мантия, несущий тепло вверх узкой восходящей колонной, и постулируется как независимый от движений плит.

Гипотеза о шлейфе была изучена с помощью лабораторных экспериментов, проведенных в небольших заполненных жидкостью резервуарах в начале 1970-х годов. [6] Тепловые или композиционные флюидодинамические шлейфы, созданные таким образом, были представлены в качестве моделей.для гораздо более крупных постулируемых мантийных плюмов. Основываясь на этих экспериментах, предполагается, что мантийные плюмы состоят из двух частей: длинного тонкого канала, соединяющего верхушку плюма с его основанием, и выпуклую головку, которая увеличивается в размерах по мере подъема плюма. Считается, что вся конструкция напоминает гриб. Выпуклая головка теплового шлейфа образуется из-за того, что горячий материал движется вверх по каналу быстрее, чем сам шлейф поднимается по окружающей среде. В конце 1980-х - начале 1990-х годов эксперименты с тепловыми моделями показали, что при расширении луковичной головы она может увлекать часть соседней мантии в голову.

Размеры и возникновение грибовидных шлейфов мантии можно легко предсказать с помощью теории переходной нестабильности, разработанной Таном и Торпом. [7] [8] Теория предсказывает грибовидные мантийные шлейфы с головками диаметром около 2000 км, которые имеют критическое время [ требуется уточнение ] около 830 млн лет для теплового потока мантии в ядре 20 мВт / м 2 , в то время как время цикла [ необходимо уточнение ] составляет около 2 млрд. лет. [9] Ожидается, что количество мантийных плюмов составит около 17.

Когда голова плюма встречается с основанием литосферы, ожидается, что она уплощается против этого барьера и претерпевает широкомасштабное декомпрессионное плавление с образованием больших объемов базальтовой магмы. Затем он может вырваться на поверхность. Численное моделирование предсказывает, что таяние и извержение произойдут в течение нескольких миллионов лет. [10] Эти извержения были связаны с паводковыми базальтами , хотя многие из них происходят в гораздо более короткие сроки (менее 1 миллиона лет). Примеры включают ловушки Декана в Индии, сибирские ловушки в Азии, базальты / долериты Кару-Феррар в Южной Африке и Антарктиде, ловушки Парана и Этендека.в Южной Америке и Африке (ранее это была одна провинция, отделенная выходом из Южного Атлантического океана) и базальты реки Колумбия в Северной Америке. Базальты Мирового океана известны как океанические плато и включают плато Онтонг Ява в западной части Тихого океана и плато Кергелен в Индийском океане.

Узкая вертикальная труба или канал, предназначенный для соединения головы плюма с границей ядро-мантия, рассматривается как обеспечивающий непрерывную подачу магмы в фиксированное место, часто называемое «горячей точкой». По мере того как вышележащая тектоническая плита (литосфера) движется по этой горячей точке, ожидается, что извержение магмы из неподвижного канала на поверхность сформирует цепочку вулканов, параллельную движению плит. [11] Гавайские острова цепь в Тихом океане является примером типа. Недавно было обнаружено, что вулканическое местоположение этой цепи не было зафиксировано с течением времени, и, таким образом, она вошла в клуб многих типовых примеров, которые не демонстрируют ключевую характеристику, предложенную первоначально. [12]

Извержение базальтов континентальных паводков часто связано с рифтингом и распадом континентов . Это привело к гипотезе о том, что мантийные плюмы способствуют континентальному рифтингу и образованию океанических бассейнов.

Текущая теория мантийного плюма заключается в том, что материальный и энергетический обмен из недр Земли с поверхностной корой происходит в двух различных режимах: преобладающий стационарный тектонический режим плит, обусловленный конвекцией верхней мантии , и прерывистый, периодически доминирующий режим опрокидывания мантии, обусловленный плюмовая конвекция. [3] Этот второй режим, хотя и часто прерывистый, периодически играет важную роль в горообразовании [13] и континентальном распаде. [14]

Химия, тепловой поток и плавление [ править ]

Гидродинамическое моделирование одного «пальца» неустойчивости Рэлея – Тейлора , возможного механизма образования плюма. [15] В третьем и четвертом кадрах последовательности шлейф образует «шляпку гриба». Обратите внимание, что ядро ​​находится вверху диаграммы, а корка - внизу.
Смотрите также: неустойчивость Рэлея-Тейлора
Разрез Земли, показывающий расположение верхней (3) и нижней (5) мантии, D ″ -слоя (6), а также внешнего (7) и внутреннего (9) ядра.

Химический и изотопный состав базальтов, обнаруженных в горячих точках, незначительно отличается от базальтов срединно-океанических хребтов. [16] Эти базальты, также называемые базальтами океанических островов (OIB), анализируются на предмет их радиогенного и стабильного изотопного состава. В радиогенных изотопных системах первоначально субдуцированный материал создает расходящиеся тренды, называемые компонентами мантии. [17] Идентифицированные компоненты мантии: DMM (мантия из обедненного базальта срединно-океанического хребта (MORB)), HIMU (мантия с высоким соотношением U / Pb), EM1 (обогащенная мантия 1), EM2 (обогащенная мантия 2) и FOZO (зона фокусировки). ). [18] [19] Эта геохимическая подпись возникает из-за смешивания приповерхностных материалов, таких как погруженные плиты.и континентальные отложения в мантийном источнике. Для этого есть две конкурирующие интерпретации. В контексте мантийных плюмов предполагается, что приповерхностный материал был перенесен вниз к границе ядро-мантия путем погружения пластин и был перенесен обратно на поверхность с помощью плюмов. В контексте гипотезы Плиты субдуцированный материал в основном повторно циркулирует в мелкой мантии и вырабатывается оттуда вулканами.

Стабильные изотопы, такие как Fe, используются для отслеживания процессов, происходящих в поднимающемся материале во время плавления. [20]

Обработка океанической коры, литосферы и отложений через зону субдукции отделяет водорастворимые микроэлементы (например, K, Rb, Th) от неподвижных микроэлементов (например, Ti, Nb, Ta), концентрируя неподвижные элементы в океаническая плита (водорастворимые элементы добавляются к коре островодужных вулканов). СЕЙСМОТОМОГРАФИЧЕСКИЕ показывает , что субдуцируемой океанические плиты раковина, насколько нижней части мантии переходной зоны на глубине 650 км. Субдукция на большие глубины менее определена, но есть свидетельства того, что они могут опускаться на средние и нижние глубины мантии на глубине около 1500 км.

Источником мантийных плюмов считается граница между ядром и мантией на глубине 3000 км. [21] Поскольку перенос материала через границу ядро-мантия невелик, передача тепла должна происходить за счет теплопроводности с адиабатическими градиентами выше и ниже этой границы. Граница ядро-мантия представляет собой сильный термический (температурный) разрыв. Температура ядра примерно на 1000 градусов по Цельсию выше, чем температура вышележащей мантии. Постулируется, что плюмы поднимаются по мере того, как основание мантии становится более горячим и плавучим.

Постулируется, что плюмы поднимаются через мантию и начинают частично таять при достижении небольших глубин в астеносфере в результате декомпрессионного плавления . Это создаст большие объемы магмы. Этот расплав поднимается на поверхность и извергается, образуя «горячие точки».

Нижняя мантия и ядро [ править ]

Расчетная температура Земли в зависимости от глубины. Пунктирная кривая: многослойная мантийная конвекция ; Сплошная кривая: конвекция всей мантии. [22]

Самый заметный тепловой контраст, существующий в глубокой (1000 км) мантии, находится на границе ядро-мантия на высоте 2900 км. Первоначально предполагалось, что мантийные плюмы поднимаются из этого слоя, потому что считалось, что «горячие точки», которые, как предполагается, являются их поверхностным выражением, неподвижны относительно друг друга. Для этого требовалось, чтобы шлейфы исходили из-под неглубокой астеносферы, которая, как считается, быстро течет в ответ на движение вышележащих тектонических плит. Других известных крупных тепловых пограничных слоев в глубинах Земли нет, поэтому граница ядро-мантия была единственным кандидатом.

Основание мантии известно как слой D ″ , сейсмологическое подразделение Земли. По-видимому, он по составу отличается от вышележащей мантии и может содержать частичный расплав.

Две очень широкие и большие провинции с низкой скоростью сдвига существуют в нижней мантии под Африкой и под центральной частью Тихого океана. Предполагается, что перья поднимаются с их поверхности или с краев. [23] Считалось, что их низкие сейсмические скорости предполагают, что они относительно горячие, хотя недавно было показано, что их низкие скорости волн обусловлены высокой плотностью, вызванной химической неоднородностью. [24] [25]

Доказательства теории [ править ]

Некоторые общие и основные свидетельства, приведенные в поддержку теории, включают линейные вулканические цепи, благородные газы , геофизические аномалии и геохимию .

Линейные вулканические цепи [ править ]

Возрастное распределение цепи подводных гор Гавайские острова Император объясняется тем, что неподвижный глубоководный шлейф поднимается в верхнюю мантию, частично тает и вызывает формирование вулканической цепи по мере того, как плита движется над головой относительно горизонта. исправлен источник шлейфа. [21] Другие «горячие точки» с временем прогрессирующие вулканические цепями позади них включают Реюньон , в Chagos-Лаккадивский хребет , в Луисвилле хребет , на Девяносто Иста - Ридж и Кергелен , Тристан и Йеллоустон .

Неотъемлемым аспектом гипотезы плюма является то, что «горячие точки» и их вулканические следы были зафиксированы относительно друг друга на протяжении геологического времени. Несмотря на то, что есть свидетельства того, что перечисленные выше цепи прогрессируют во времени, тем не менее было показано, что они не фиксированы относительно друг друга. Самый замечательный пример этого - цепь Императора, более старая часть системы Гавайев, которая была сформирована миграцией вулканической активности через геостационарную плиту. [12] Другой пример - Канарские острова в северо-восточной части Атлантического океана. [26] [27]

Многие постулируемые «горячие точки» также не имеют прогрессирующих во времени вулканических троп, например, Исландия, Галапагосские острова и Азорские острова. Несоответствие между предсказаниями гипотезы и наблюдениями обычно объясняется вспомогательными процессами, такими как «мантийный ветер», «захват гребня», «уход за гребень» и боковой поток вещества плюма.

Благородный газ и другие изотопы [ править ]

Основная статья: Гелий-3

Гелий-3 - это первичный изотоп, образовавшийся в результате Большого взрыва . Производится очень мало, и с тех пор другие процессы добавили к Земле немногое. [28] Гелий-4 включает в себя первичный компонент, но он также производится в результате естественного радиоактивного распада таких элементов, как уран и торий . Со временем гелий из верхних слоев атмосферы теряется в космос. Таким образом, Земля постепенно истощается по гелию, и 3 Он не заменяется, как 4 Он. В результате соотношение 3 He / 4 He на Земле со временем уменьшилось.

Необычно высокие 3 He / 4 He наблюдались в некоторых, но не во всех "горячих точках". Это объясняется тем, что плюмы выходят из глубокого первичного резервуара в нижней мантии, где первоначальные высокие отношения 3 He / 4 He сохранялись на протяжении всего геологического времени. [29]

Было высказано предположение, что другие элементы, например осмий , являются индикаторами материала, возникающего вблизи ядра Земли, в базальтах на океанских островах. Однако убедительных доказательств этому пока нет. [30]

Геофизические аномалии [ править ]

Диаграмма, показывающая поперечное сечение литосферы Земли (желтым цветом) с магмой, поднимающейся из мантии (красным цветом). Кора может двигаться относительно шлейфа, образуя след .

Гипотеза о шлейфе была проверена путем поиска предполагаемых геофизических аномалий, связанных с ними. К ним относятся тепловые, сейсмические и высотные аномалии. Термину «горячая точка» присущи тепловые аномалии. Их можно измерить множеством различных способов, включая поверхностный тепловой поток, петрологию и сейсмологию. Тепловые аномалии вызывают аномалии в скорости сейсмических волн, но, к сожалению, то же самое происходит и с составом, и с частичным плавлением. В результате скорости волн нельзя использовать просто и напрямую для измерения температуры, но необходимо применять более сложные подходы.

Сейсмические аномалии идентифицируются путем картирования изменений скорости волн, когда сейсмические волны проходят через Землю. Прогнозируется, что горячий мантийный плюм будет иметь более низкие скорости сейсмических волн по сравнению с аналогичным материалом при более низкой температуре. Материал мантии, содержащий следы частичного плавления (например, в результате того, что он имеет более низкую температуру плавления) или более богат Fe, также имеет более низкую скорость сейсмических волн, и эти эффекты сильнее, чем температура. Таким образом, хотя необычно низкие скорости волн были приняты для обозначения аномально горячей мантии под «горячими точками», эта интерпретация неоднозначна. [31]Наиболее часто цитируемые изображения скорости сейсмических волн, которые используются для поиска изменений в регионах, где были предложены шлейфы, получены с помощью сейсмической томографии. Этот метод включает использование сети сейсмометров для построения трехмерных изображений изменения скорости сейсмических волн в мантии. [32]

Сейсмические волны, генерируемые сильными землетрясениями, позволяют определять структуру под поверхностью Земли вдоль траектории луча. Сейсмические волны, прошедшие тысячу и более километров (также называемые телесейсмическими волнами ), можно использовать для изображения больших областей мантии Земли. Однако они также имеют ограниченное разрешение, и могут быть обнаружены только структуры диаметром не менее нескольких сотен километров.

Изображения сейсмической томографии приводятся в качестве доказательства наличия ряда мантийных плюмов в мантии Земли. [33] Тем не менее, ведутся активные дискуссии о том, надежно ли разрешены изображенные структуры и соответствуют ли они колоннам горячих поднимающихся пород. [34]

Гипотеза мантийного плюма предсказывает, что домальные топографические поднятия будут развиваться, когда головы плюма упадут на основание литосферы. Поднятие такого рода произошло, когда северная часть Атлантического океана открылась около 54 миллионов лет назад. Некоторые ученые связывают это с мантийным плюмом, который, как предполагается, вызвал распад Евразии и открытие Северной Атлантики, которые, как теперь предполагают, лежат в основе Исландии . Однако текущие исследования показали, что временная история подъема, вероятно, намного короче, чем прогнозировалось. Таким образом, неясно, насколько сильно это наблюдение поддерживает гипотезу мантийного плюма.

Геохимия [ править ]

Базальты, обнаруженные на океанических островах, геохимически отличаются от базальтов, обнаруженных на срединно-океанических хребтах и вулканах, связанных с зонами субдукции (базальты островных дуг). « Базальт океанического острова » также похож на базальты, встречающиеся в океанах как на малых, так и на больших подводных горах (считается, что они образовались в результате извержений на морском дне, которые не поднимались над поверхностью океана). Они также по составу похожи на некоторые базальты, обнаруженные в недрах континентов (например, равнина Снейк-Ривер ).

По основным элементам базальты океанических островов обычно содержат больше железа (Fe) и титана (Ti), чем базальты срединно-океанических хребтов при аналогичном содержании магния (Mg). В составе микроэлементов они обычно более богаты легкими редкоземельными элементами, чем базальты срединно-океанических хребтов. По сравнению с базальтами островных дуг, базальты океанических островов содержат меньше глинозема (Al 2 O 3 ) и больше неподвижных микроэлементов (например, Ti, Nb , Ta ).

Эти различия являются результатом процессов, происходящих при субдукции океанической коры и мантийной литосферы . Океаническая кора (и, в меньшей степени, нижележащая мантия) на морском дне обычно в разной степени гидратируется, частично в результате выветривания морского дна, а частично в ответ на гидротермальную циркуляцию около гребня срединно-океанического хребта, где она была первоначально. сформирован. По мере того как океаническая кора и нижележащая литосфера субдуктируются, вода высвобождается в результате реакций дегидратации вместе с водорастворимыми элементами и микроэлементами. Этот обогащенный флюид поднимается для метасоматизации вышележащего мантийного клина и приводит к образованию островодужных базальтов. Поглощающая плита обеднена этими водоподвижными элементами (например, K ,Rb , Th , Pb ) и, следовательно, относительно обогащены элементами, которые не являются водоподвижными (например, Ti, Nb, Ta) по сравнению как с базальтами срединно-океанических хребтов, так и с базальтами островных дуг.

Базальты океанических островов также относительно обогащены неподвижными элементами по сравнению с водоподвижными элементами. Это и другие наблюдения были интерпретированы как указание на то, что отчетливая геохимическая характеристика базальтов океанических островов является результатом включения компонента субдуцированного материала плит. Это должно было быть переработано в мантии, затем переплавлено и включено в изверженные лавы. Постулируется, что субдуцированные плиты были погружены вниз до границы ядро-мантия и перенесены обратно на поверхность в восходящих шлейфах.

Сейсмология [ править ]

В 2015 году, основываясь на данных 273 сильных землетрясений, исследователи составили модель, основанную на томографии полной формы волны , для которой потребовалось 3 миллиона часов суперкомпьютерного времени. [35] Из-за вычислительных ограничений высокочастотные данные по-прежнему нельзя было использовать, а сейсмические данные по большей части морского дна оставались недоступными. [35] Тем не менее, вертикальные шлейфы, температура которых на 400 ° C выше, чем окружающая скала, были визуализированы под многими горячими точками, включая Питкэрн , Макдональд , Самоа , Таити , Маркизские острова , Галапагосские острова , Кабо-Верде и горячие точки Канарских островов .[36] Они простирались почти вертикально от границы ядро-мантия (глубина 2900 км) до возможного слоя сдвига и изгиба на 1000 км. [35] Их можно было обнаружить, потому что их ширина составляла 600–800 км, что более чем в три раза превышает ширину, ожидаемую от современных моделей. [35] Многие из этих плюмов находятся в крупных провинциях с низкой скоростью сдвига под Африкой и Тихим океаном, в то время как некоторые другие горячие точки, такие как Йеллоустон, менее четко связаны с мантийными особенностями в модели. [37]

Неожиданный размер шлейфов оставляет возможность того, что они могут проводить основную часть 44 тераватт внутреннего теплового потока Земли от ядра к поверхности, и означает, что нижняя мантия конвектирует меньше, чем ожидалось, если вообще. Возможно, существует разница в составе плюмов и окружающей мантии, которая их замедляет и расширяет. [35]

Предлагаемые места расположения мантийных перьев [ править ]

Пример местоположения шлейфа, предложенный одной недавней группой. [38] Рисунок из Foulger (2010). [31]


Мантийные плюмы были предложены как источник паводковых базальтов . [39] [40] Эти чрезвычайно быстрые, крупномасштабные извержения базальтовых магм периодически формируются континентальные наводнения базальтовых провинций на сушу и на океаническом плато в океанических бассейнах, такие как Декан ловушки , [41] в Сибирской Ловушке [42] Карру -Ferrar траппов из Гондваны , [43] и самый большой известный континентальный потоп базальт, то Центральная Атлантика магматическая провинция (CAMP). [44]

Многие события, связанные с континентальным паводком, совпадают с континентальным рифтингом. [45] Это согласуется с системой, которая стремится к равновесию: когда вещество поднимается в мантийном шлейфе, другой материал втягивается в мантию, вызывая рифтинг. [45]

Альтернативные гипотезы [ править ]

Параллельно с моделью мантийного плюма были рассмотрены два альтернативных объяснения наблюдаемых явлений: гипотеза плит и гипотеза удара.

Гипотеза пластины [ править ]

Основная статья: Теория плит (вулканизм)
Иллюстрация конкурирующих моделей рециклинга земной коры и судьбы субдуцированных плит. Гипотеза плюма предполагает глубокую субдукцию (справа), в то время как гипотеза плиты фокусируется на неглубокой субдукции (слева).

Начиная с начала 2000-х годов неудовлетворенность состоянием доказательств наличия мантийных плюмов и распространение специальных гипотез побудили ряд геологов во главе с Доном Л. Андерсоном , Джиллиан Фулджер и Уорреном Б. Гамильтоном предложить широкую альтернативу. основан на мелководных процессах в верхней мантии и выше, с акцентом на тектонику плит как движущую силу магматизма. [46]

Гипотеза плит предполагает, что «аномальный» вулканизм является результатом растяжения литосферы, которое позволяет расплаву пассивно подниматься из нижней астеносферы. Таким образом, это концептуальная инверсия гипотезы плюма, потому что гипотеза плит приписывает вулканизм мелким приповерхностным процессам, связанным с тектоникой плит, а не активным процессам, возникающим на границе ядра и мантии.

Расширение литосферы связано с процессами, связанными с тектоникой плит. Эти процессы хорошо изучены на срединно-океанических хребтах, где происходит большая часть вулканизма Земли. Реже признается, что сами плиты деформируются изнутри и могут допускать вулканизм в тех регионах, где деформация является растяжимой. Хорошо известными примерами являются Провинция бассейнов и хребтов на западе США, Восточно-Африканская рифтовая долина и Рейнский грабен . Согласно этой гипотезе, переменные объемы магмы объясняются вариациями химического состава (большие объемы вулканизма, соответствующие более легко расплавленному материалу мантии), а не перепадам температур.

Не отрицая наличия глубокой мантийной конвекции и апвеллинга в целом, гипотеза плит утверждает, что эти процессы не приводят к образованию мантийных плюмов в смысле столбчатых вертикальных структур, которые охватывают большую часть мантии Земли, переносят большое количество тепла и способствуют поверхностному вулканизму. [31] : 277

Под эгидой гипотезы плит выделяются следующие подпроцессы, каждый из которых может способствовать разрешению поверхностного вулканизма: [31]

  • Континентальный распад;
  • Плодородие срединно-океанических хребтов;
  • Усиленный вулканизм на стыках границ плит;
  • Мелкомасштабная сублитосферная конвекция;
  • Океаническое внутриплитное расширение;
  • Отрыв и отрыв плиты;
  • Неглубокая мантийная конвекция;
  • Резкие боковые изменения напряжения на структурных нарушениях;
  • Континентальное внутриплитное расширение;
  • Катастрофическое истончение литосферы;
  • Пондирование и осушение подлитосферного расплава.

Гипотеза воздействия [ править ]

Известно , что в дополнение к этим процессам ударные события, такие как те, которые создали кратер Аддамс на Венере и магматический комплекс Садбери в Канаде, как известно, вызвали таяние и вулканизм. В гипотезе воздействия предполагается, что некоторые регионы очагового вулканизма могут быть вызваны определенными океанскими ударами крупных тел, которые способны проникать в более тонкую океаническую литосферу , а базальтовый вулканизм наводнения может быть вызван сходом сейсмической энергии, сосредоточенной в противоположной точке. напротив основных мест ударов. [47] Вулканизм, вызванный ударами, не был должным образом изучен и составляет отдельную причинную категорию наземного вулканизма, имеющую значение для изучения горячих точек и тектоники плит.

Сравнение гипотез [ править ]

В 1997 г. стало возможным использовать сейсмическую томографию для изображения погружающихся тектонических плит, проникающих от поверхности до границы ядро-мантия. [48]

Для горячей точки на Гавайях длиннопериодная сейсмическая дифракционная томография на объемных волнах предоставила доказательства того, что причиной является мантийный шлейф, как это было предложено еще в 1971 году. [49] Для горячей точки Йеллоустоун сейсмологические данные начали сходиться с 2011 года в поддержку Модель плюма, согласно заключению Джеймса и др., «мы предпочитаем нижний мантийный плюм в качестве источника горячей точки Йеллоустоуна». [50] [51] Данные, полученные с помощью программы Earthscope , собирающей сейсмические данные с высоким разрешением по всей прилегающей территории Соединенных Штатов , ускорили принятие шлейфа под Йеллоустоун. [52] [53]

Хотя есть веские доказательства [ необходимы разъяснения ], что по крайней мере два глубоких мантийных плюма [ какие? ] до границы ядро-мантия, подтверждение того, что другие гипотезы могут быть отклонены, может потребовать аналогичных томографических свидетельств для других горячих точек.

См. Также [ править ]

  • Расслоение (геология)  - процесс, происходящий, когда нижняя континентальная кора и мантийная литосфера отделяются от верхней континентальной коры.
  • Эпейрогенное движение  - сдвиги или углубления на суше с длинными волнами и небольшими складками.
  • Орогенез  - образование горных хребтов.
  • Вернешот  - гипотетическое событие извержения вулкана, вызванное скоплением газа глубоко под кратоном.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Основываясь на рисунке 17 в Matyska, Ctirad; Юэн, Дэвид А. (2007). « Свойства материала нижней мантии и модели конвекции многомасштабных плюмов » . В Foulger, GR ; Джерди, DM (ред.). Плиты, шлейфы и планетные процессы . Геологическое общество Америки . п. 159. CiteSeerX  10.1.1.487.8049 . DOI : 10,1130 / 2007,2430 (08) . ISBN 978-0-8137-2430-0.
  2. ↑ Уилсон, Дж. Тузо (8 июня 1963 г.). «Гипотеза поведения Земли». Природа . 198 (4884): 925–929. Bibcode : 1963Natur.198..925T . DOI : 10.1038 / 198925a0 . S2CID 28014204 . 
  3. ^ а б Ларсон, Р.Л. (1991). «Последний пульс Земли: свидетельство суперплюма среднего мелового периода». Геология . 19 (6): 547–550. Bibcode : 1991Geo .... 19..547L . DOI : 10.1130 / 0091-7613 (1991) 019 <0547: LPOEEF> 2.3.CO; 2 .
  4. ^ Французский, Скотт В .; Романович, Барбара (2015). «Широкие перья, уходящие корнями в основание мантии Земли под основными горячими точками». Природа . 525 (7567): 95–99. Bibcode : 2015Natur.525 ... 95F . DOI : 10,1038 / природа14876 . ISSN 0028-0836 . PMID 26333468 . S2CID 205245093 .   
  5. ^ Боно, Ричард К .; Тардуно, Джон А .; Бунге, Ханс-Петер (2019-07-29). «Движение горячей точки вызвало изгиб гавайского императора, и LLSVP не исправлены» . Nature Communications . 10 (1): 3370. Bibcode : 2019NatCo..10.3370B . DOI : 10.1038 / s41467-019-11314-6 . ISSN 2041-1723 . PMC 6662702 . PMID 31358746 .   
  6. ^ Уайтхед младший, Джон А .; Лютер, Дуглас С. (1975). «Динамика лабораторных моделей диапира и плюма» . Журнал геофизических исследований . 80 (5): 705–717. Bibcode : 1975JGR .... 80..705W . DOI : 10.1029 / JB080i005p00705 . S2CID 129327249 . 
  7. ^ Тан, KK; Торп, РБ (1999). «Начало конвекции, вызванное плавучестью, вызванной различными режимами переходной теплопроводности, Часть I: Переходные числа Рэлея». J. Chem. Англ. Sci. 54 (2): 225–238. DOI : 10.1016 / S0009-2509 (98) 00248-6 .
  8. Перейти ↑ Tan, KK & Thorpe, RB (1999). «Возникновение конвекции, вызванное плавучестью, вызванной различными режимами неустановившейся теплопроводности. Часть II: размеры шлейфов». J. Chem. Англ. Sci . 54 (2): 239–244. DOI : 10.1016 / S0009-2509 (98) 00249-8 .
  9. ^ Тан, KK; Торп, РБ; Чжао З., Жидан (2011). «О предсказании шлейфов мантийных грибов» . Границы геонаук . 2 (2): 223–235. DOI : 10.1016 / j.gsf.2011.03.001 .
  10. ^ Фарнетани, CG; Ричардс, Массачусетс (1994). «Численные исследования модели зарождения мантийного плюма для паводковых базальтовых событий». J. Geophys. Res. 99 (B7): 13, 813–13, 833. Bibcode : 1994JGR .... 9913813F . DOI : 10.1029 / 94jb00649 .
  11. ^ Skilbeck, JN; Уайтхед, Дж. А. (1978). «Формирование дискретных островов в линейные цепочки». Природа . 272 (5653): 499–501. Bibcode : 1978Natur.272..499S . DOI : 10.1038 / 272499a0 . S2CID 33087425 . 
  12. ^ a b Сэджер, Уильям У. "Понимание движения Гавайской горячей точки из палеомагнетизма" . www.MantlePlume.org . Проверено 10 января 2011 .
  13. Перейти ↑ Stein, M. & Hofmann, AW (1994). «Мантийные плюмы и эпизодический континентальный рост». Природа . 372 (6501): 63–68. Bibcode : 1994Natur.372 ... 63S . DOI : 10.1038 / 372063a0 . S2CID 4356576 . 
  14. ^ Стори, Британская Колумбия (1995). «Роль мантийных плюмов в континентальном распаде: истории болезни из Гондваны». Природа . 377 (6547): 301–308. Bibcode : 1995Natur.377..301S . DOI : 10.1038 / 377301a0 . S2CID 4242617 . 
  15. ^ Ли, Шенгтай; Ли, Хуэй. «Параллельный код AMR для сжимаемых уравнений MHD или HD» . Лос-Аламосская национальная лаборатория . Архивировано из оригинала на 2016-03-03 . Проверено 5 сентября 2006 .
  16. ^ Белый, Уильям М. (2010). "Базальты океанических островов и мантийные плюмы: геохимическая перспектива" . Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 38 (1): 133–160. Bibcode : 2010AREPS..38..133W . DOI : 10.1146 / annurev-earth-040809-152450 . ISSN 0084-6597 . S2CID 53070176 .  
  17. Перейти ↑ Hofmann, AW (1997). «Геохимия мантии: послание океанического вулканизма». Природа . 385 (6613): 219–229. Bibcode : 1997Natur.385..219H . DOI : 10.1038 / 385219a0 . ISSN 0028-0836 . S2CID 11405514 .  
  18. ^ Зиндлер, А (1986-01-01). «Химическая геодинамика». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 14 (1): 493–571. DOI : 10.1146 / annurev.earth.14.1.493 . ISSN 0084-6597 . 
  19. ^ Stracke, Андреас; Hofmann, Albrecht W .; Харт, Стэн Р. (2005). «ФОЗО, ХИМУ и прочий мантийный зоопарк». Геохимия, геофизика, геосистемы . 6 (5): н / д. Bibcode : 2005GGG ..... 6.5007S . DOI : 10.1029 / 2004gc000824 . hdl : 1912/451 . ISSN 1525-2027 . 
  20. ^ Небель, Оливер; Сосси, Паоло А .; Бенар, Антуан; Аркулус, Ричард Дж .; Яксли, Грегори М .; Вудхед, Джон Д .; Rhodri Davies, D .; Руттор, Саския (2019). «Согласование петрологических и изотопных механизмов перемешивания в мантийном плюме Питкэрна с использованием стабильных изотопов Fe» . Письма о Земле и планетах . 521 : 60–67. Bibcode : 2019E и PSL.521 ... 60N . DOI : 10.1016 / j.epsl.2019.05.037 . ISSN 0012-821X . 
  21. ^ а б Морган, WJ (1972). «Глубокие мантийные конвекционные плюмы и движения плит». Бык. Являюсь. Доц. Домашний питомец. Геол . 56 : 203–213.
  22. ^ Конди, Кент С. (1997). Тектоника плит и эволюция земной коры (4-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 5. ISBN 978-0-7506-3386-4.
  23. ^ Ню, Yaoling (2018). «Происхождение LLSVP в основании мантии является следствием тектоники плит - с петрологической и геохимической точки зрения» . Границы геонаук . 9 (5): 1265–1278. Bibcode : 2018AGUFM.T43A..02N . DOI : 10.1016 / j.gsf.2018.03.005 . ISSN 1674-9871 . 
  24. ^ Brodholt, Джон П .; Helffrich, Джордж; Трамперт, Жанно (2007). «Химическая и термическая неоднородность в нижней мантии: наиболее вероятная роль неупругости». Письма о Земле и планетах . 262 (3–4): 429–437. Bibcode : 2007E и PSL.262..429B . DOI : 10.1016 / j.epsl.2007.07.054 .
  25. ^ Trampert, J .; Deschamps, F .; Ресовский, Дж .; Юэн, Д. (2004). «Вероятностная томография отображает химические неоднородности по всей нижней мантии» . Наука . 306 (5697): 853–856. Bibcode : 2004Sci ... 306..853T . DOI : 10.1126 / science.1101996 . PMID 15514153 . S2CID 42531670 .  
  26. ^ Zaczek, Кирстен; Тролль, Валентин Р .; Качао, Марио; Феррейра, Хорхе; Диган, Фрэнсис М .; Карраседо, Хуан Карлос; Солер, Висенте; Meade, Fiona C .; Бурхардт, Штеффи (22 января 2015 г.). «Нанофоссилии в 2011 году продукты извержения Эль Йерро восстанавливают модель плюма на Канарских островах» . Научные отчеты . 5 (1): 7945. DOI : 10.1038 / srep07945 . ISSN 2045-2322 . 
  27. ^ Карраседо, Хуан Карлос; Тролль, Валентин Р. (2021-01-01), Олдертон, Дэвид; Элиас, Скотт А. (ред.), «Северо-восточные атлантические острова: Макаронезийские архипелаги» , Энциклопедия геологии (второе издание) , Oxford: Academic Press, стр. 674–699, doi : 10.1016 / b978-0-08 -102908-4.00027-8 , ISBN 978-0-08-102909-1, получено 2021-03-29
  28. Перейти ↑ Anderson, DL (1998). «Модель для объяснения различных парадоксов, связанных с геохимией благородных газов мантии» . Proc. Natl. Акад. Sci. 95 (16): 9087–9092. Bibcode : 1998PNAS ... 95.9087A . DOI : 10.1073 / pnas.95.16.9087 . PMC 21296 . PMID 9689038 .   
  29. ^ Курц, Марк (1999). «Динамика горячей точки Галапагосских островов по геохимии изотопа гелия». Geochimica et Cosmochimica Acta . 63 (23–24): 4139–4156. Bibcode : 1999GeCoA..63.4139K . DOI : 10.1016 / S0016-7037 (99) 00314-2 .
  30. ^ Scherstén, Андерс. «Изотопы Re-Os, Pt-Os и Hf-W и прослеживание ядра в мантийных расплавах» . www.MantlePlume.org . Проверено 18 января 2011 .
  31. ^ a b c d Foulger, GR (2010). Пластины против плюмов: геологический спор . Вили-Блэквелл . ISBN 978-1-4051-6148-0.
  32. ^ Ritsema, J .; van Heijst, HJ; Вудхаус, JH (1999). «Сложная структура скорости поперечной волны, изображенная под Африкой и Исландией» (PDF) . Наука . 286 (5446): 1925–1928. DOI : 10.1126 / science.286.5446.1925 . PMID 10583949 . Архивировано из оригинального (PDF) 22 мая 2011 года.  
  33. ^ Монтелли, R .; Nolet, G .; Dahlen, F .; Мастерс, Г. (2006). «Каталог глубоководных мантийных плюмов: новые результаты конечно-частотной томографии» . Геохимия, геофизика, геосистемы . 7 (11): н / д. Bibcode : 2006GGG ..... 711007M . DOI : 10.1029 / 2006GC001248 .
  34. ^ "Томография банана-пончика - может ли она выявить шлейфы (лучше, чем традиционная лучевая теория)?" . www.MantlePlumes.org . Проверено 19 января 2011 .
  35. ^ a b c d e Эрик Хэнд (04.09.2015). «Мантийные плюмы поднимаются из ядра Земли». Наука . 349 (6252): 1032–1033. Bibcode : 2015Sci ... 349.1032H . DOI : 10.1126 / science.349.6252.1032 . PMID 26339001 . 
  36. ^ Скотт В. Френч; Барбара Романович (2015-09-03). «Широкие перья, уходящие корнями в основание мантии Земли под основными горячими точками». Природа . 525 (7567): 95–99. Bibcode : 2015Natur.525 ... 95F . DOI : 10,1038 / природа14876 . PMID 26333468 . S2CID 205245093 .  
  37. ^ Роберт Сандерс (2015-09-02). «Компьютерная томография Земли связывает плюмы глубокой мантии с горячими точками вулканов» . Новости Беркли ( Калифорнийский университет в Беркли ).
  38. ^ Куртильо, V .; Davaillie, A .; Besse, J .; Сток, Дж. (2003). «Три различных типа горячих точек в мантии Земли». Письма о Земле и планетах . 205 (3–4): 295–308. Bibcode : 2003E и PSL.205..295C . CiteSeerX 10.1.1.693.6042 . DOI : 10.1016 / S0012-821X (02) 01048-8 . 
  39. ^ Ричардс, Массачусетс; Дункан, РА; Куртильо, В.Е. (1989). «Базальты паводков и горячие точки: головы и хвосты плюмов» . Наука . 246 (4926): 103–107. Bibcode : 1989Sci ... 246..103R . DOI : 10.1126 / science.246.4926.103 . PMID 17837768 . S2CID 9147772 .  
  40. ^ Гриффитс, RW; Кэмпбелл, IH (1990). «Перемешивание и структура в мантийных перьях». Письма о Земле и планетах . 99 (1–2): 66–78. Bibcode : 1990E и PSL..99 ... 66G . DOI : 10.1016 / 0012-821X (90) 90071-5 .
  41. Перейти ↑ Duncan, RA & Pyle, DG (1988). «Быстрое извержение базальтов Декана на границе мелового и третичного периодов». Природа . 333 (6176): 841–843. Bibcode : 1988Natur.333..841D . DOI : 10.1038 / 333841a0 . S2CID 4351454 . 
  42. ^ Ренне, PR; Басу, АР (1991). «Быстрое извержение базальтов сибирских траппов на границе пермо-триаса» . Наука . 253 (5016): 176–179. Bibcode : 1991Sci ... 253..176R . DOI : 10.1126 / science.253.5016.176 . PMID 17779134 . S2CID 6374682 .  
  43. ^ Encarnacion, J .; Флеминг, TH; Эллиот, DH; Илс, HV (1996). «Синхронное размещение долеритов Феррар и Кару и ранний распад Гондваны». Геология . 24 (6): 535–538. Bibcode : 1996Geo .... 24..535E . DOI : 10.1130 / 0091-7613 (1996) 024 <0535: SEOFAK> 2.3.CO; 2 .
  44. ^ Эль Хачими, H .; и другие. (2011). «Морфология, внутренняя архитектура и механизмы внедрения потоков лавы из Центральной Атлантической Магматической Провинции (CAMP) Бассейна Аргана (Марокко)». В ван Хинсберген, DJJ (ред.). Формирование и эволюция Африки: синопсис 3,8 млрд лет истории Земли . Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . Специальные публикации, том 357. 357 . Лондон: Геологическое общество Лондона. С. 167–193. Bibcode : 2011GSLSP.357..167H . DOI : 10.1144 / SP357.9 . ISBN 978-1-86239-335-6. S2CID  129018987 .
  45. ^ a b Ренне, PR; Zhang, ZC; Ричардс, Массачусетс; Черный, МП; Басу, АР (1995). «Синхронность и причинно-следственные связи между кризисами на границе перми и триаса и сибирским паводковым вулканизмом» . Наука . 269 (5229): 1413–1416. Bibcode : 1995Sci ... 269.1413R . DOI : 10.1126 / science.269.5229.1413 . PMID 17731151 . S2CID 1672460 .  
  46. ^ Пратт, Сара (2015-12-20). «Вопрос о мантийных перьях» . Журнал ЗЕМЛЯ . Американский институт геонаук. Архивировано 07 декабря 2019 года . Проверено 7 декабря 2019 .
  47. ^ Hagstrum, Джонатан Т. (2005). «Антиподальные горячие точки и биполярные катастрофы: были ли океанические крупные тела воздействием на причину?» (PDF) . Письма о Земле и планетах . 236 (1–2): 13–27. Bibcode : 2005E & PSL.236 ... 13H . DOI : 10.1016 / j.epsl.2005.02.020 .
  48. ↑ Керр, Ричард А. (31 января 1997 г.). «Глубоко погружающиеся плиты размешивают мантию» . Наука . AAAS . Проверено 13 июня 2013 .
  49. ^ Цзи, Инь; атаф, Анри-Клод Н. (июнь 1998 г.). «Обнаружение мантийных плюмов в нижней мантии методом дифракционной томографии: Гавайи». Письма о Земле и планетах . 159 (3–4): 99–115. Bibcode : 1998E и PSL.159 ... 99J . DOI : 10.1016 / S0012-821X (98) 00060-0 .
  50. ^ Джеймс, Дэвид Э .; Fouch, Мэтью Дж .; Карлсон, Ричард В .; Рот, Джеффри Б. (май 2011 г.). «Фрагментация плиты, краевой поток и происхождение следа горячей точки Йеллоустоуна». Письма о Земле и планетах . 311 (1–2): 124–135. Bibcode : 2011E и PSL.311..124J . DOI : 10.1016 / j.epsl.2011.09.007 .
  51. ^ Шмандт, Брэндон; Дьюкер, Кеннет; Хамфрис, Юджин и Хансен, Стивен (апрель 2012 г.). «Горячий мантийный апвеллинг через 660 г. под Йеллоустоуном» (PDF) . Письма о Земле и планетах . 331–332: 224–236. Bibcode : 2012E и PSL.331..224S . DOI : 10.1016 / j.epsl.2012.03.025 .
  52. ^ Керр, Ричард А. (июнь 2013 г.). «Геофизические исследования, связывающие глубинную землю и геологию заднего двора». Наука . 340 (6138): 1283–1285. Bibcode : 2013Sci ... 340.1283K . DOI : 10.1126 / science.340.6138.1283 . PMID 23766309 . 
  53. ^ Керр, Ричард А. (апрель 2013 г.). «Машина глубин Земли идет вместе». Наука . 340 (6128): 22–24. Bibcode : 2013Sci ... 340 ... 22K . DOI : 10.1126 / science.340.6128.22 . PMID 23559231 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Сейсмо-томографическое изображение Йеллоустонского мантийного плюма
  • Комиссия по крупным магматическим провинциям
  • mantleplumes.org - веб-сайт скептиков мантийного плюма, управляемый и поддерживаемый Джиллиан Р. Фоулджер