Мезоплаты

Термин « мезоплаты » был применен в двух разных контекстах в геологии и геофизике . Первый применим к большей части Земли мантии , а Земли второе - отдельное наслоение в коре .

Реологическая модель

В 1977 году исследователи М. Кумазава и Ю. Фукао представил термин «мезоплат» в контексте того, что они называли «двойной тектонической моделью». Их обоснование представляет собой постулируемую низкоскоростную зону вблизи и выше разрыва 650 км с дополнительными свойствами, включая локальную низкую температуру плавления, активную химическую миграцию и фракционирование, а также низкую вязкость. Они далее пишут,

«Эти особенности приводят к концепции моделей двойной плиты тектоники. Слоя между глубиной 200 и 550 км зажат между двумя относительно мягкими слоями (верхний и нижний LVZ) и, как ожидается, будет вести себя как жесткая пластина (мезопланка). "

Кинематическая модель

С кинематической точки зрения концепция « мезоплатов » была применена в качестве эвристики для характеристики движения литосферных пластин относительно область горячей точки вулканизма в сублитосферном источнике (Pilger, 2003) или, более: кинематически жесткие слои в мезосфере, ниже. одна или несколько тарелок. В. Джейсон Морган (1972) первоначально предположил, что горячие точки (вывод Дж. Тузо Уилсон ) под такими активными вулканическими регионами, как Гавайи и Исландия, образуют фиксированную «абсолютную» структуру отсчета для движения верхних пластин. Тем не менее, существование глобально фиксированного эталонного кадра для цепочек острова , а асисмические хребты («следы»), которые, как предполагается, возникли из горячих точек, быстро сбрасывались в результате примитивных реконструкций пластин, доступных в середине 1970-х годов (Molnar и Atathwater, 1973). Кроме того, палеомагнитные измерения подразумевают, что горячие точки перемещались по сравнению с магнитными полюсами Земли (магнитные полюсы дополнительно предполагаются, чтобы соответствовать вращательным полюсам планеты, когда они усредняются за тысячи лет). Кроме того: термин «горячая точка» используется здесь без каких -либо генетических последствий. Термин «плавильный пятно» вполне может быть более применимым.

Развитие кинематической концепции

Поскольку реконструкции пластин улучшились в течение последующих трех десятилетий с момента первоначального вклада Моргана, стало очевидно, что горячие точки под центральным северным и юго -атлантическим и индийским океаном могут образуют одну, отличную структуру отсчета , в то время как те, которые находятся в основе пластин под Тихоокеанским океаном Сформируйте отдельный эталонный кадр. Для удобства горячие точки под Тихоокеанским океаном называются «гавайским набором» после Гавайев , в то время как те, кто находится под большей частью Атлантического и Индийского океана, называются «набор Тристан» после острова Тристан да Кунья ( горячая точка Тристана ) , одна из основных предполагаемых горячих точек набора. В пределах одного набора горячей точки следы, привязанные к их исходной точке, могут соответствовать реконструкциям пластин, что подразумевает лишь незначительное относительное движение среди горячих точек, возможно, за последние 130 моих (миллион лет) для набора Тристана и 80 моих для гавайского набора. Тем не менее, два набора горячих точек несовместимы с гипотезой одной эталонной кадры горячей точки; Отличительное движение между двумя наборами очевидно от 80 до 30 мА (My Prower Taste; Eg, Raymond, et al., 2000).

Важно признать, что датирование вулканизма радиометрическое вдоль тракций горячих точек может точно или не может точно ограничивать положение пластины над основной точкой горячей точки в аналитическом возрасте. Тем не менее, модели реконструкции для гавайского набора ограничены в возрасте от горячей точки под Пасхи следы на тихоокеанских и нацкских пластинах между приблизительно 50 и 30 млн. островком и его Реконструкция пластин ограничивает движение пластин относительно горячей точки. До 50 млн. Лет и с 30 млн. Лет можно определить, что соответствует практически всем существующим гавайским наборным следам; Фактический возраст имеет наибольшую неопределенность. Аналогичным образом, реконструкции пластин относительно набора Тристана наилучшим образом ограничены в возрасте с помощью относительных реконструкций пластин, случайных последствий тектоники сферической пластины трех или более пластин.

Литосферные пластины признаются с точки зрения отсутствия внутренней деформации. Таким образом, две точки на одной пластине не будут двигаться относительно друг друга, даже если тарелка перемещается относительно другой пластины (или относительно вращательных полюсов Земли). Пластины явно не определены с точки зрения их механических свойств. В некотором смысле, «тарелки» являются эвристическими - отталкивающимися с прямой линией через набор точек без четких функциональных отношений. Аналогично, термин «мезоплат» был введен. Поскольку горячие точки гавайского набора, по -видимому, образуют структуру отсчета (например, точки на литосферной пластине, они, по -видимому, не движутся с очень большой скоростью по сравнению друг с другом), горячими точками и этой частью верхней мантии в котором они встроены, называется «Гавайской мезоплат». «Тристан Месоплат» определяется аналогичным образом. Третий мезоплат, «исландский», выводится, чтобы лежать в основе самого северного Атлантического океана, Арктического океана , большей части Евразии к северу от Альп и Гималаев; с Исландская точка точки доступа не соответствует ни гавайским, ни Тристанам.

Дополнительные доказательства мезоплатов исходят от наблюдений, что внутриплитные стрессы в стабильных континентальных интерьерах Северной Америки и Африки согласуются с движениями пластин в рамке горячей точки Тристан. Это наблюдение было впервые сделано для современных напряжений (максимальное горизонтальное основное сжимающее напряжение-Sigma-HX); а также, по -видимому, держит индикаторы палеосресса между приблизительно 100 и 20 мА (Pilger, 2003). Это наблюдение подразумевает, что сублитосферная мантия, над которой движутся пластины, содержит ту же опорную рамку, в которую встроены горячие точки.

Эвристика мезоплата очень гипотетическая конструкция. Несколько наблюдений могут сбрасывать со счетов. Вполне возможно, что отсутствующая граница пластин между пластинами под Тихим океаном и теми, кто под атлантическим и индийским океаном может быть скрыта и ответственности за несоответствие между двумя наборами горячих точек. Тем не менее, прогрессивное исследование наиболее вероятного региона для такой границы не смогли его найти.

Происхождение горячих точек, будь то из глубоких мантийных шлейфов , аномалий плавления в середине мантии или внутриплатных переломов, несколько ограничено гипотезой мезоплата. Основными альтернативными моделями для происхождения трассов горячих точек, распространения переломов, все еще активно поддерживаются многими работниками (см. Mantleplumes.org ). Такая модель явно не распознает сублитосферные эталонные рамы. Тем не менее, он не может полностью объяснить все особенности самых знакомых следов горячих точек.

Гипотеза мантийного шлейфа для происхождения горячих точек не должна быть противоречивой с мезоплатами. Тем не менее, необходимо будет модифицировать, чтобы признать, что отсутствие движения между горячими точками представляет собой своего рода «встраивание» «шлейфа» в верхнюю мантию (неглубокую мезосферу) земли. Одним из обоснования Моргана для Plumes было существование опорной кадры «абсолютного движения». Численное моделирование теперь указывает на то, что такой эталонный кадр маловероятна в контексте конвекции шлейфа.

Если бы продолжительные исследования должны были продемонстрировать постоянную применимость гипотезы мезоплата, оно имело бы важные последствия для природы конвекции в верхней мантии: конвективное движение под пластинами почти полностью вертикально в отдельных мезоплатах; Боковое движение в мантии будет ограничено границами мезоплата и большими глубинами.

Модель коры

Фиппс Придумал термин «тектоника мезоплата коры», применяемый к хрупкой коре, отделенной от предполагаемой более пластичной нижней коры. Аналогия между литоплат -тектоникой и деформацией коры, привлекая как хрупкие, так и пластичные компоненты, приводит к концепции мезоплатов коры.

Происхождение термина

«Месоплаты» - это комбинация и сокращение двух терминов: «мезосфера», применяемая на твердую землю , и « тектонические пластины ».

Мезосфера (сплошная земля)

« Мезосфера » (не путать с мезосферой , слой атмосферы ) получен из «мезосферной оболочки», придуманный Реджинальдом Олдворт Дейли , Гарвардского университета профессором геологии . В эпоху до пластин тектоники Дейли (1940) выводил три сферических слоя, составляющие внешнюю землю : литосфера (включая кору ), астеносферу и мезосферную оболочку. Гипотетические глубины Дейли к границе литосферы -астеносферы варьировались от 80 до 100 км и верхней части мезосферной оболочки (основание астеносферы) от 200 до 480 км. Таким образом, астеносфера Дейли было выведено, полной 120-400 км толщиной. По словам Дейли, основание мезосферы твердой земли может распространяться на основание мантии ( и, таким образом, до вершины ядра ) .

Isacks, Oliver и Sykes (1968) применили литосферу и астеносферу к своей концепции «новой глобальной тектонике» или то, что впоследствии стало известно как тектоника пластин . В своей концепции основание астеносферы расширилось так глубоко, как и глубокие (650–700 км) землетрясения в наклонных сейсмических зонах , где нисходящие литосферные пластины проникают в верхнюю мантию.

Литосферная (тектоническая) пластина (или литопластика)

(Сферические) литосферные пластины так тектоники пластин определены, потому что они ведут себя кинематически жестким образом. То есть любые три точки на одной пластине не двигаются относительно друг друга, в то время как сама пластина (и все точки, которые она содержит), может перемещаться по сравнению с другими пластинами или другими внутренними эталонными рамами (например, ось спиновой оси Земли или геомагнитные полюсы ) Другими словами, идеальные литосферные пластины не деформируются внутренне по мере их движения.

«Мезоплата», затем ведет себя как литосферные пластины: эмпирические данные (обсуждаемые выше) указывают на группы плавильных аномалий ( горячих точек ), заложенных в мелкую мезосфере, не движутся относительно друг друга, но в совокупности движутся по сравнению с другими группами горячих точек и относительно чрезмерного Литосферные пластины.

Смотрите также

• Реология

Дальнейшее чтение

• Дейли, Реджинальд Алдворт (1940). Сила и структура земли . Прентис-Холл. OCLC   519120 .
• Исакс, Брайан; Оливер, Джек; Сайкс, Линн Р. (15 сентября 1968 г.). «Сейсмология и новая глобальная тектоника». Журнал геофизических исследований . 73 (18): 5855–5899. Bibcode : 1968jgr .... 73.58555i . doi : 10.1029/jb073i018p05855 .
• Молнар, Питер; Атуотер, Таня (ноябрь 1973 г.). «Относительное движение горячих точек в мантии». Природа . 246 (5431): 288–291. Bibcode : 1973natur.246..288m . doi : 10.1038/246288A0 .
• Морган, В. Джейсон (1972). «Пластинговые движения и глубокая мантийная конвекция» . Исследования в области земли и космических наук . Геологическое общество Америки Мемуары. Тол. 132. С. 7–22. doi : 10.1130/mem132-p7 . ISBN  0-8137-1132-0 .
• Кумазава, М.; Фукао, Ю. (1977). «Модель двойной тарелки тектоники». Исследование высокого давления . п. 127. doi : 10.1016/b978-0-12-468750-9.50014-0 . ISBN  978-0-12-468750-9 .
• Пилжер, Рекс Х. (2003). Геокинематика . doi : 10.1007/978-3-662-07439-8 . ISBN  978-3-642-05608-6 .
• Pilger, RH (март 2007 г.). «Изгиб: происхождение и значение». Геологическое общество Америки Бюллетень . 119 (3–4): 302–313. Bibcode : 2007gsab..119..302p . doi : 10.1130/b25713.1 .
• Раймонд, Кэрол А.; Stock, Joann M.; Кэнди, Стивен С. (2000). «Быстрое палеогеновое движение тихоокеанских горячих точек от пересмотренных ограничений глобальной пластинкой» . История и динамика мировых движений пластин . Геофизическая серия монографий. Тол. 121. С. 359–375. doi : 10.1029/gm121p0359 . ISBN  978-0-87590-979-0 .
• Уилсон, Дж. Тузо (июнь 1963 г.). «Возможное происхождение гавайских островов». Канадский журнал физики . 41 (6): 863–870. Bibcode : 1963cajph..41..863w . doi : 10.1139/p63-094 .
• Имада, Кейсуке; Хасегава, Сейджу; Имура, Кохей (5 апреля 2018 г.). «Визуализация плазмонных собственных мод в золотых треугольных мезоплатах с помощью оптической микроскопии ближнего поля». Журнал физической химии c . 122 (13): 7399–7409. doi : 10.1021/acs.jpcc.8b00678 .
• Пилжер, Рекс Х. (23 декабря 2003 г.). «Месоплаты: разрешение многолетней полемики». EOS, транзакции Американский геофизический союз . 84 (51): 573–576. Bibcode : 2003eoStr..84..573p . doi : 10.1029/2003eo510002 .
• Лю, Хан-Шоу; Kolenkiewicz, R. (6 июля 2004 г.). «Прокомментируйте« Мезоплаты: разрешение десятилетий полемиков » ». EOS, транзакции Американский геофизический союз . 85 (27): 260. Bibcode : 2004EOSTR..85..260L . doi : 10.1029/2004eo270003 .
• Пилжер, Рекс Х. (2003). «Мезоплаты и происхождение горячих точек: сверху вниз модель». Геокинематика . С. 213–223. doi : 10.1007/978-3-662-07439-8_12 . ISBN  978-3-642-05608-6 .