Внутриплитный вулканизм

Внутриплитный вулканизм — это вулканизм , происходящий вдали от границ тектонических плит . Большая часть вулканической активности происходит на окраинах плит, и геологи сходятся во мнении, что эта активность хорошо объясняется теорией тектоники плит . Однако происхождение вулканической активности внутри плит остается спорным.

Механизмы

Механизмы, предложенные для объяснения внутриплитного вулканизма, включают мантийные плюмы; нежесткое движение внутри тектонических плит (модель плиты); и влиять на события . Вероятно, разные механизмы объясняют разные случаи внутриплитного вулканизма.

Модель шлейфа

Суперплюм , возникший в результате процессов охлаждения в мантии (LVZ = зона низких скоростей ).

Мантийный плюм — это предполагаемый механизм конвекции аномально горячих пород внутри мантии Земли . Поскольку головка шлейфа частично тает при достижении небольших глубин, шлейф часто называют причиной возникновения вулканических горячих точек , таких как Гавайи или Исландия , а также крупных магматических провинций, таких как Декан и Сибирские траппы . Некоторые такие вулканические регионы лежат далеко от границ тектонических плит , тогда как другие представляют собой необычайно крупный вулканизм вблизи границ плит.

Гипотеза . мантийных плюмов потребовала прогрессивной разработки гипотез, что привело к появлению различных предложений, таких как мини-плюмы и пульсирующие плюмы

Концепции

Мантийные плюмы были впервые предложены Дж. Тузо Уилсоном в 1963 году. и далее развит У. Джейсоном Морганом в 1971 году. Предполагается, что мантийный плюм существует там, где зарождаются горячие породы. на границе ядра и мантии и поднимается через мантию Земли, становясь диапиром в земной коре . В частности, представление о том, что мантийные плюмы фиксированы относительно друг друга и закреплены на границе ядра и мантии, могло бы дать естественное объяснение прогрессирующим во времени цепочкам старых вулканов, простирающимся от некоторых таких горячих точек, таких как Гавайско-Императорская цепь подводных гор . Однако палеомагнитные данные показывают, что мантийные плюмы могут быть связаны с крупными провинциями с низкой скоростью сдвига (LLSVP). и двигайся.

Предлагаются два в значительной степени независимых конвективных процесса:

• широкий конвективный поток, связанный с тектоникой плит, вызванный, главным образом, погружением холодных плит литосферы обратно в мантийную астеносферу.
• мантийный плюм, движимый теплообменом через границу ядро-мантия, переносящий тепло вверх в узком восходящем столбе и постулируемый как независимый от движения плит.

Гипотеза шлейфа изучалась с помощью лабораторных экспериментов, проведенных в небольших резервуарах, заполненных жидкостью, в начале 1970-х годов. Термические или композиционные флюидодинамические плюмы, образовавшиеся таким образом, были представлены как модели гораздо более крупных постулируемых мантийных плюмов. На основании этих экспериментов теперь постулируется, что мантийные плюмы состоят из двух частей: длинного тонкого канала, соединяющего вершину плюма с его основанием, и выпуклой головки, которая увеличивается в размерах по мере подъема плюма. Считается, что вся структура напоминает гриб. Выпуклая головка тепловых шлейфов образуется потому, что горячий материал движется вверх по каналу быстрее, чем сам шлейф поднимается через окружающую среду. В конце 1980-х и начале 1990-х эксперименты с тепловыми моделями показали, что по мере расширения выпуклой головы она может увлекать в голову часть прилегающей мантии.

Размеры и возникновение грибовидных мантийных плюмов можно легко предсказать с помощью теории переходной нестабильности, разработанной Таном и Торпом. Теория предсказывает грибовидные мантийные плюмы с головками диаметром около 2000 км, которые имеют критическое время. около 830 млн лет при тепловом потоке ядра мантии 20 мВт/м. ² , а время цикла составляет около 2 млрд лет. Число мантийных плюмов прогнозируется около 17.

Когда голова плюма сталкивается с основанием литосферы, ожидается, что она выровняется у этого барьера и подвергнется обширному декомпрессионному плавлению с образованием больших объемов базальтовой магмы. Затем он может вырваться на поверхность. Численное моделирование предсказывает, что таяние и извержение будут происходить в течение нескольких миллионов лет. Эти извержения связаны с паводковыми базальтами , хотя многие из них извергаются 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 единая провинция, разделенная открытием южной части Атлантического океана). ) и базальты реки Колумбия в Северной Америке. Потопные базальты в океанах 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, предположительно соединяющая головку плюма с границей ядро-мантия, рассматривается как обеспечивающая непрерывную подачу магмы в фиксированное место, часто называемое «горячей точкой». Поскольку вышележащая тектоническая плита (литосфера) движется над этой горячей точкой, ожидается, что извержение магмы из фиксированного канала на поверхность сформирует цепочку вулканов, которая будет двигаться параллельно движению плит. океане . Типичным примером является цепь Гавайских островов в Тихом Недавно было обнаружено, что вулканическое местоположение этой цепи не было зафиксировано с течением времени, и, таким образом, она присоединилась к клубу многих типовых примеров, которые не демонстрируют первоначально предложенную ключевую характеристику.

Извержение континентальных паводковых базальтов часто связано с континентальным рифтингом и распадом. Это привело к гипотезе о том, что мантийные плюмы способствуют континентальному рифту и образованию океанических бассейнов. В контексте альтернативной «модели плит» распад континентов является неотъемлемым процессом тектоники плит, и массивный вулканизм возникает как естественное следствие, когда он начинается.

Текущая теория мантийного плюма заключается в том, что обмен материалом и энергией из недр Земли с поверхностной корой происходит в двух различных режимах: преобладающий, устойчивый режим тектонических плит, вызванный конвекцией верхней мантии , и прерывистый, периодически преобладающий режим переворота мантии, вызванный шлейфовая конвекция. Этот второй режим, хотя часто и прерывистый, периодически играет важную роль в горообразовании. и раскол континентов.

Химия, тепловой поток и плавление

Гидродинамическое моделирование одного «пальца» неустойчивости Рэлея – Тейлора , возможного механизма формирования шлейфа. В третьем и четвертом кадрах эпизода шлейф образует «шапку гриба». Обратите внимание, что ядро ​​находится вверху диаграммы, а кора — внизу.

Смотрите также: нестабильность Рэлея – Тейлора

Разрез Земли с указанием расположения верхней (3) и нижней (5) мантии, D″ -слоя (6), внешнего (7) и внутреннего (9) ядра.

Химический и изотопный состав базальтов, обнаруженных в горячих точках, незначительно отличается от базальтов срединно-океанических хребтов. Эти базальты, также называемые базальтами океанских островов (OIB), анализируются на предмет их радиогенного и стабильного изотопного состава. В радиогенных изотопных системах первоначально субдуцированный материал создает расходящиеся тенденции, называемые компонентами мантии. Идентифицированными компонентами мантии являются DMM (мантия из обедненного базальтового срединно-океанического хребта (MORB), HIMU (мантия с высоким соотношением U / Pb), EM1 (обогащенная мантия 1), EM2 (обогащенная мантия 2) и FOZO (зона фокуса). Эта геохимическая подпись возникает в результате смешивания приповерхностных материалов, таких как субдуцированные плиты и континентальные отложения, в мантийном источнике. Есть две конкурирующие интерпретации этого. В контексте мантийных плюмов предполагается, что приповерхностный материал был перенесен вниз к границе ядра и мантии путем погружения плит и перенесен обратно на поверхность плюмами. В контексте гипотезы Плит субдуцированный материал в основном повторно циркулирует в неглубокой мантии и извлекается оттуда вулканами.

Стабильные изотопы, такие как Fe, используются для отслеживания процессов, которые происходят в поднимающемся материале во время плавления.

Обработка океанической коры, литосферы и осадков 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 в земную кору островодужных вулканов). Сейсмическая томография показывает, что субдуцированные океанические плиты погружаются до дна мантийной переходной зоны на глубину 650 км. Субдукция на большие глубины менее очевидна, но есть свидетельства того, что они могут опускаться на глубины средней нижней мантии на глубине около 1500 км.

Предполагается, что источником мантийных плюмов является граница ядра и мантии на глубине 3000 км. Поскольку перенос материала через границу ядро-мантия незначителен, передача тепла должна происходить за счет проводимости с адиабатическим градиентом 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. Предполагается, что плюмы будут подниматься по мере того, как основание мантии становится более горячим и плавучим.

Предполагается, что плюмы поднимаются через мантию и начинают частично плавиться при достижении небольших глубин астеносферы в результате декомпрессионного плавления . Это создаст большие объемы магмы. Гипотеза шлейфа предполагает, что этот расплав поднимается на поверхность и извергается, образуя «горячие точки».

Нижняя мантия и ядро

Расчетная температура Земли в зависимости от глубины. Штриховая кривая: слоистая мантийная конвекция ; Сплошная кривая: конвекция всей мантии.

Самый заметный термический контраст, существующий в глубокой (1000 км) мантии, наблюдается на границе ядра и мантии на высоте 2900 км. Первоначально предполагалось, что мантийные плюмы поднимаются из этого слоя, поскольку считалось, что «горячие точки», которые, как предполагается, являются их поверхностным выражением, неподвижны относительно друг друга. Для этого требовалось, чтобы шлейфы образовывались из-под мелкой астеносферы, которая, как считается, быстро течет в ответ на движение вышележащих тектонических плит. В глубинах Земли нет другого известного крупного теплового пограничного слоя, поэтому граница ядро-мантия была единственным кандидатом.

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

Две очень широкие и крупные провинции с низкими скоростями сдвига существуют в нижней мантии под Африкой и под центральной частью Тихого океана. Постулируется, что шлейфы поднимаются от их поверхности или по краям. Считалось, что их низкие сейсмические скорости позволяют предположить, что они относительно горячие, хотя недавно было показано, что их низкие скорости волн обусловлены высокой плотностью, вызванной химической неоднородностью.

Доказательства теории

В поддержку мантийных плюмов приводились различные доказательства. Существует некоторая путаница относительно того, что представляет собой поддержка, поскольку после проведения наблюдений существует тенденция переопределить постулируемые характеристики мантийных плюмов.

Некоторые общие и основные доказательства, приводимые в поддержку теории, — это линейные вулканические цепи, благородные газы , геофизические аномалии и геохимия .

Линейные вулканические цепи

Прогрессирующее с возрастом распределение цепи подводных гор Гавайских островов и Императора объясняется тем, что фиксированный глубокомантийный плюм поднимается в верхнюю мантию, частично тает и вызывает образование вулканической цепи по мере движения плиты над головой относительно фиксированный источник шлейфа. Другие «горячие точки» с прогрессирующими во времени вулканическими цепями позади них включают Реюньон , хребет Чагос-Лаккадив , хребет Луисвилл , девяносто восточный хребет и Кергелен , Тристан и Йеллоустон .

Внутренним аспектом гипотезы шлейфа является то, что «горячие точки» и их вулканические следы были зафиксированы относительно друг друга на протяжении геологического времени. Хотя есть свидетельства того, что перечисленные выше цепи прогрессивны во времени, однако было показано, что они не фиксированы друг относительно друга. Самым замечательным примером этого является Императорская цепь, самая древняя часть Гавайской системы, образовавшаяся в результате миграции вулканической активности по геостационарной плите.

Во многих постулируемых «горячих точках» также отсутствуют прогрессивные во времени вулканические следы, например, в Исландии, Галапагосских островах и Азорских островах. Несоответствия между предсказаниями гипотезы и наблюдениями обычно объясняются вспомогательными процессами, такими как «мантийный ветер», «захват гребня», «уход гребня» и латеральный поток материала плюма.

Благородный газ и другие изотопы

Основная статья: Гелий-3

Гелий-3 — первичный изотоп, образовавшийся в результате Большого взрыва . Производится очень мало, и с тех пор мало что было добавлено на Землю в результате других процессов. Гелий-4 включает в себя первичный компонент, но он также образуется в результате естественного радиоактивного распада таких элементов, как уран и торий . Со временем гелий из верхних слоев атмосферы теряется в космосе. Таким образом, Земля постепенно обедняется гелием. ³ Его не заменяют, так как ⁴ Он есть. В результате соотношение ³ Он/ ⁴ Он в Земле со временем уменьшился.

Необычно высокий ³ Он/ ⁴ Его наблюдали в некоторых, но не во всех «горячих точках». В теории мантийных плюмов это объясняется тем, что плюмы выходят из глубокого первичного резервуара в нижней мантии, где исходные, высокие ³ Он/ ⁴ Соотношения сохранялись на протяжении всего геологического времени. В контексте гипотезы Плиты высокие отношения объясняются сохранением старого материала в неглубокой мантии. Древний, высокий ³ Он/ ⁴ Соотношения He особенно легко сохраняются в материалах, не содержащих U или Th, поэтому ⁴ Его не добавили со временем. Оливин и дунит , обнаруженные в субдуцированной коре, являются материалами такого типа.

Предполагается, что другие элементы, например осмий , являются индикаторами материала, возникающего вблизи ядра Земли, в базальтах океанических островов. Однако убедительных доказательств этого пока нет.

Геофизические аномалии

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

Гипотеза плюмов была проверена путем поиска геофизических аномалий, которые, по прогнозам, могут быть с ними связаны. К ним относятся термические, сейсмические и высотные аномалии. Термические аномалии присущи термину «горячая точка». Их можно измерить множеством различных способов, включая поверхностный тепловой поток, петрологию и сейсмологию. Термические аномалии вызывают аномалии скорости сейсмических волн, но, к сожалению, то же самое происходит с составом и частичным плавлением. В результате скорость волн невозможно использовать просто и непосредственно для измерения температуры, необходимо использовать более сложные подходы.

Сейсмические аномалии выявляются путем картирования изменений скорости волн по мере прохождения сейсмических волн через Землю. Прогнозируется, что горячий мантийный шлейф будет иметь более низкие скорости сейсмических волн по сравнению с аналогичным материалом при более низкой температуре. Мантийный материал, содержащий следы частичного расплава (например, из-за более низкой температуры плавления) или более богатый железом, также имеет более низкую скорость сейсмических волн, и эти эффекты сильнее температуры. Таким образом, хотя необычно низкие скорости волн были приняты за указание на аномально горячую мантию под «горячими точками», эта интерпретация неоднозначна. 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 предполагает использование сети сейсмометров для построения трехмерных изображений изменения скорости сейсмических волн по всей мантии.

Сейсмические волны, генерируемые сильными землетрясениями, позволяют определять структуру под поверхностью Земли по 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 можно обнаружить только структуры диаметром не менее нескольких сотен километров.

Изображения сейсмической томографии были названы доказательством существования ряда мантийных плюмов в мантии Земли. Однако продолжаются активные дискуссии относительно того, достоверно ли изображены структуры и соответствуют ли они столбам горячей поднимающейся породы.

Гипотеза мантийных плюмов предсказывает, что купольные топографические поднятия будут развиваться, когда головки плюмов соприкасаются с основанием литосферы. Поднятие такого рода произошло, когда около 54 миллионов лет назад открылась северная часть Атлантического океана. Некоторые ученые связали это с мантийным шлейфом, который, как предполагается, вызвал распад Евразии и открытие Северной Атлантики, которая, как теперь предполагается, лежит в основе Исландии . Однако текущие исследования показали, что временная история поднятия, вероятно, намного короче, чем прогнозировалось. Таким образом, неясно, насколько сильно это наблюдение подтверждает гипотезу мантийного плюма.

Геохимия

Базальты океанических островов геохимически отличаются от базальтов срединно-океанических хребтов и вулканов, связанных с зонами субдукции (островодужные базальты). « Базальт океанских островов » также похож на базальты, встречающиеся по всему океану как на малых, так и на больших подводных горах (считается, что они образовались в результате извержений на морском дне, которое не поднималось над поверхностью океана). Они также по составу сходны с некоторыми базальтами, встречающимися в недрах континентов (например, на равнине реки Снейк ).

По основным элементам базальты океанских островов обычно содержат больше железа (Fe) и титана (Ti), чем базальты срединно-океанических хребтов с аналогичным содержанием магния (Mg). В микроэлементах они обычно более обогащены легкими редкоземельными элементами, чем базальты срединно-океанических хребтов. По сравнению с базальтами островодужных базальтов океанских островов 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, подстилающая мантия) обычно в той или иной степени гидратируется на морском дне, частично в результате выветривания морского дна, а частично в ответ на гидротермальную циркуляцию вблизи гребня срединно-океанического хребта, где она первоначально находилась. сформировался. По мере погружения океанической коры и подстилающей литосферы в результате реакций дегидратации выделяется вода вместе с водорастворимыми элементами и микроэлементами. Этот обогащенный флюид поднимается, метасоматизирует вышележащий мантийный клин и приводит к образованию островодужных базальтов. Погружающаяся плита обеднена этими водоподвижными элементами (например, K , Rb , Th , Pb ) и, таким образом, относительно обогащена неводоподвижными элементами (например, Ti, Nb, Ta) по сравнению с обоими срединно-океаническими хребтами. и базальты островных дуг.

Базальты океанических островов также относительно обогащены неподвижными элементами по сравнению с водоподвижными. Это и другие наблюдения были интерпретированы как указание на то, что отчетливая геохимическая характеристика базальтов океанских островов является результатом включения компонента субдуцированного материала плит. Должно быть, оно было переработано в мантии, затем повторно расплавлено и включено в извергающуюся лаву. В контексте плюмовой гипотезы предполагается, что погруженные плиты были погружены вниз до границы ядро-мантия и перенесены обратно на поверхность в поднимающихся плюмах. В гипотезе плит предполагается, что плиты были переработаны на меньших глубинах – в верхних нескольких сотнях километров, составляющих верхнюю мантию . Однако гипотеза плит несовместима как с геохимией расплавов мелкой астеносферы (т.е. базальтов Срединно-океанических хребтов), так и с изотопным составом базальтов океанских островов.

Сейсмология

В 2015 году на основе данных о 273 крупных землетрясениях исследователи составили модель, основанную на полноволновой томографии , требующую эквивалента 3 миллионов часов суперкомпьютерного времени. Из-за вычислительных ограничений по-прежнему нельзя было использовать высокочастотные данные, а сейсмические данные с большей части морского дна оставались недоступными. Тем не менее, вертикальные шлейфы, на 400 градусов горячее, чем окружающие скалы, были визуализированы под многими горячими точками, включая горячие точки Питкэрна , Макдональда , Самоа , Таити , Маркизских островов , Галапагосских островов , Кабо-Верде и Канарских островов. Они простирались почти вертикально от границы ядро-мантия (глубина 2900 км) до возможного слоя сдвига и изгиба на глубине 1000 км. Их можно было обнаружить, поскольку их ширина составляла 600–800 км, что более чем в три раза превышает ширину, ожидаемую от современных моделей. 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, были менее явно связаны с особенностями мантии в модели.

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

Предлагаемые места расположения мантийных плюмов

Пример расположения шлейфов, предложенный одной недавней группой. Рисунок из Фулджера (2010).

Было высказано предположение, что в основе мантийных плюмов лежит множество различных местностей, и ученые не могут прийти к единому мнению относительно окончательного списка. Некоторые учёные предполагают существование нескольких десятков шлейфов, тогда как другие предполагают, что их нет. Теория действительно была вдохновлена ​​системой вулканов на Гавайях. Гавайи — это большое вулканическое сооружение в центре Тихого океана, вдали от границ плит. Его регулярная, развивающаяся во времени цепочка островов и подводных гор на первый взгляд хорошо соответствует теории шлейфа. Однако он почти уникален на Земле, поскольку ничего подобного экстремальному не существует больше нигде. Вторым по силе кандидатом на место расположения шлейфа часто называют Исландию, но, по мнению противников гипотезы шлейфа, его массивный характер можно объяснить тектоническими силами плит вдоль среднеатлантического центра спрединга.

Мантийные плюмы были предложены в качестве источника паводковых базальтов . Эти чрезвычайно быстрые и крупномасштабные извержения базальтовой магмы периодически образовывали континентальные базальтовые провинции на суше и океанические плато в океанических бассейнах, такие как Деканские ловушки , Сибирские капканы Кару -Феррара базальты в Гондване , и самый крупный из известных континентальных паводковых базальтов — Центральноатлантическая магматическая провинция (CAMP).

Многие континентальные паводковые события совпадают с континентальным рифтингом. Это согласуется с системой, которая стремится к равновесию: когда вещество поднимается в мантийном плюме, другой материал втягивается в мантию, вызывая рифтинг.

Теория пластин

Гипотеза мантийных плюмов из глубины не является общепринятой для объяснения такого вулканизма. Это потребовало прогрессивной разработки гипотез, ведущей к появлению различных предложений, таких как мини-плюмы и пульсирующие шлейфы. Другая гипотеза необычных вулканических регионов — теория плит . Это предполагает более мелкую пассивную утечку магмы из мантии на поверхность Земли там, где это позволяет расширение литосферы, приписывая большую часть вулканизма тектоническим процессам плит, при этом вулканы вдали от границ плит возникают в результате внутриплитного расширения.

Схема теории пластин. Средне-синий: литосфера; голубой/зеленый: неоднородная верхняя мантия; желтый: нижняя мантия; оранжевый/красный: граница ядра и мантии. Расширение литосферы позволяет подняться ранее существовавшему расплаву (красному).

Теория плит объясняет всю вулканическую активность на Земле, даже ту, которая на первый взгляд кажется аномальной, действием тектоники плит . Согласно теории плит, основной причиной вулканизма является расширение литосферы . Расширение литосферы является функцией поля литосферных напряжений . Глобальное распределение вулканической активности в данный момент времени отражает современное поле напряжений литосферы, а изменения в пространственном и временном распределении вулканов отражают изменения поля напряжений. Основными факторами, определяющими эволюцию поля напряжений, являются:

1. Изменения конфигурации границ плит .
2. Вертикальные движения.
3. Термическое сжатие.

Иллюстрация конкурирующих моделей переработки земной коры и судьбы субдуцированных плит. Гипотеза плюма предполагает глубокую субдукцию (справа), тогда как гипотеза плит фокусируется на неглубокой субдукции (слева).

Начиная с начала 2000-х годов, неудовлетворенность состоянием доказательств существования мантийных плюмов и распространение специальных гипотез побудили ряд геологов во главе с Доном Л. Андерсоном , Джиллиан Фулджер и Уорреном Б. Гамильтоном предложить широкую альтернативу. основаны на неглубоких процессах в верхней мантии и выше, с акцентом на тектонике плит как движущей силе магматизма.

Гипотеза плит предполагает, что «аномальный» вулканизм является результатом расширения литосферы, которое позволяет расплаву пассивно подниматься из астеносферы под ней. Таким образом, это концептуальная противоположность гипотезы плюма, поскольку гипотеза плит объясняет вулканизм неглубокими, приповерхностными процессами, связанными с тектоникой плит, а не активными процессами, возникающими 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 вулканической активности Земли. Реже признается, что сами плиты деформируются внутри и могут привести к вулканизму в тех регионах, где деформация носит продольный характер. 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 изменениями в химическом составе (большие объемы вулканизма соответствуют более легко плавящемуся мантийному материалу), а не разнице 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, охватывающих большую часть мантии Земли, переносящих большое количество тепла и способствуют поверхностному вулканизму.

В рамках гипотезы плит выделяются следующие подпроцессы, каждый из которых может способствовать возникновению поверхностного вулканизма:

• Континентальный распад;
• Плодородие срединно-океанических хребтов;
• Усиленный вулканизм на стыках границ плит;
• Мелкомасштабная сублитосферная конвекция;
• Океаническое внутриплитное расширение;
• разрыв и отлом плиты;
• Неглубокая мантийная конвекция;
• Резкие латеральные изменения напряжений при структурных нарушениях;
• Континентальное внутриплитное расширение;
• Катастрофическое истончение литосферы;
• Подлитосферное затопление и дренирование расплава.

Расширение литосферы позволяет ранее существовавшему расплаву в земной коре и мантии выходить на поверхность. Если растяжение сильное и утончает литосферу до такой степени, что астеносфера поднимается, то дополнительное расплавление происходит в результате декомпрессионного апвеллинга.

Главное достоинство теории плит состоит в том, что она расширяет тектонику плит до объединяющего описания вулканизма Земли, которое избавляет от необходимости привлекать посторонние гипотезы, предназначенные для учета случаев вулканической активности, которые на первый взгляд кажутся исключительными.

Истоки теории пластин

Тектоника плит, разработанная в конце 1960-х и 1970-х годах, предоставила элегантное объяснение большей части вулканической активности Земли. На границах расширения, где плиты расходятся, астеносфера разжимается и плавится, образуя новую океаническую кору . В зонах субдукции плиты океанической коры погружаются в мантию, обезвоживаются и выделяют летучие вещества , которые понижают температуру плавления и приводят к образованию вулканических дуг и задуговых расширений. Однако некоторые вулканические провинции не вписываются в эту простую картину и традиционно считаются исключительными случаями, требующими неплитотектонического объяснения.

Незадолго до развития тектоники плит в начале 1960-х годов канадский геофизик Джон Тузо Уилсон предположил, что цепочки вулканических островов образуются в результате движения морского дна над относительно стационарными горячими точками в стабильных центрах мантийных конвекционных ячеек. В начале 1970-х годов идею Вильсона возродил американский геофизик У. Джейсон Морган . Чтобы объяснить долгоживущий запас магмы, который, по-видимому, требовался некоторым вулканическим регионам, Морган модифицировал гипотезу, переместив источник в тепловой пограничный слой . Из-за предполагаемой неподвижности некоторых вулканических источников по отношению к плитам он предположил, что эта термическая граница находится глубже, чем конвектирующая верхняя мантия, по которой движутся плиты, и расположил ее на границе ядра и мантии , на глубине 3000 км под поверхностью. Он предположил, что узкие конвекционные потоки поднимаются из фиксированных точек на этой тепловой границе и образуют каналы, которые транспортируют аномально горячий материал на поверхность.

Эта теория мантийного плюма стала доминирующим объяснением очевидных вулканических аномалий до конца 20-го века. Однако проверка гипотезы сопряжена с трудностями. Центральный принцип теории плюмов заключается в том, что источник расплава значительно горячее окружающей мантии, поэтому наиболее прямым тестом является измерение температуры источника магмы. Это сложно, поскольку петрогенезис магм чрезвычайно сложен, что делает выводы из петрологии или геохимии о температуре источников ненадежными. Сейсмические данные, используемые для обеспечения дополнительных ограничений на температуру источника, весьма неоднозначны. В дополнение к этому, несколько предсказаний теории плюмов оказались безуспешными во многих местах, предположительно подстилаемых мантийными плюмами. и есть также серьезные теоретические причины сомневаться в этой гипотезе.

Вышеупомянутые проблемы вдохновили все большее число ученых-геологов во главе с американским геофизиком Доном Л. Андерсоном и британским геофизиком Джиллиан Р. Фоулджер искать другие объяснения вулканической активности, которую нелегко объяснить тектоникой плит. Вместо того, чтобы вводить еще одну постороннюю теорию, эти объяснения существенно расширяют сферу тектоники плит таким образом, чтобы можно было учитывать вулканическую активность, которая, как считалось ранее, находилась за пределами ее компетенции. Ключевой модификацией базовой модели тектоники плит здесь является ослабление предположения о том, что плиты являются жесткими. Это означает, что расширение литосферы происходит не только на границах спрединговых плит, но и внутри плит, и это явление хорошо подтверждается как теоретически, так и эмпирически.

За последние два десятилетия теория плит превратилась в комплексную исследовательскую программу, привлекающую множество приверженцев и занимающую исследователей в нескольких разделах наук о Земле . Он также был в центре внимания нескольких международных конференций и многих рецензируемых статей, а также является предметом двух крупных Геологическим обществом Америки. томов, изданных и учебник.

С 2003 года обсуждение и развитие теории плит поддерживается , размещенным в Даремском университете (Великобритания) веб-сайтом mantleplumes.org , крупным международным форумом, в котором участвуют геологи-геологи, работающие в самых разных специальностях.

Литосферное расширение

Расширение литосферы в глобальном масштабе является необходимым следствием незамыкания контуров движения плит и эквивалентно дополнительной медленно расширяющейся границе. Расширение происходит главным образом в результате следующих трех процессов.

1. Изменение конфигурации границ плит. Они могут быть результатом различных процессов, включая образование или уничтожение плит и границ, а также откат плит (вертикальное опускание погружающихся плит, вызывающее миграцию желобов в сторону океана).
2. Вертикальные движения, возникающие в результате расслоения нижней коры и мантийной литосферы и изостатической корректировки в результате эрозии , складчатости или таяния ледяных шапок .
3. Тепловое сжатие, которое в сумме достигает наибольшей величины на больших плитах, таких как Тихоокеанский .

Расширение, возникающее в результате этих процессов, проявляется в различных структурах, включая континентальные рифтовые зоны (например, Восточно-Африканский рифт ), диффузные границы океанических плит (например, Исландия ), континентальные задуговые регионы растяжения (например, Провинция Бассейнов и Хребтов на западе США ), океанические задуговые бассейны (например, бассейн Манус в море Бисмарка у Папуа-Новой Гвинеи ), преддуговые регионы (например, западная часть Тихого океана), и континентальные регионы, подвергающиеся расслоению литосферы (например, Новая Зеландия ).

Распад континентов начинается с рифтогенеза. Когда растяжение является постоянным и полностью компенсируется магмой астеносферного апвеллинга, формируется океаническая кора, и рифт становится границей спрединговой плиты. Если расширение изолированное и эфемерное, его классифицируют как внутриплитное. Рифтинг может происходить как в океанической, так и в континентальной коре, и его масштабы варьируются от незначительных до масштабов, приближающихся к тем, которые наблюдаются на границах спрединга. Все это может привести к магматизму.

В северо-восточной Атлантике наблюдаются различные стили растяжения. Континентальный рифт начался в позднем палеозое и сменился катастрофической дестабилизацией в позднем мелу и начале палеоцена . Последнее, возможно, было вызвано откатом Альпийской плиты, что привело к расширению территории Европы. Более серьезный рифт произошел вдоль Каледонского шва, зоны ранее существовавшей слабости, где океан Япет закрылся около 420 млн лет назад . Когда расширение стало локализованным, около 54 млн лет назад начала формироваться океаническая кора, при этом вокруг Исландии сохранялось диффузное расширение.

Некоторые внутриконтинентальные разломы по существу представляют собой провалившиеся оси распада континентов, а некоторые из них образуют тройные соединения с границами плит. Восточно-Африканский разлом, например, образует тройное соединение с Красным морем и Аденским заливом , оба из которых достигли стадии распространения морского дна. Точно так же Срединно-Американский разлом представляет собой два рукава тройного соединения, а также третий, который отделял Амазонский кратон от Лаврентии около 1,1 млрд лет назад .

Разнообразная вулканическая активность, возникшая в результате расширения литосферы, произошла на всей западной территории Соединенных Штатов. Каскадные вулканы — задуговая вулканическая цепь, простирающаяся от Британской Колумбии до Северной Калифорнии . Расширение задней дуги продолжается на восток в провинции Бассейнов и хребтов , при этом небольшой вулканизм распространен по всему региону.

— Тихоокеанская плита крупнейшая тектоническая плита на Земле, занимающая около трети поверхности Земли. Он подвергается значительному растяжению и сдвиговой деформации из-за теплового сжатия литосферы. Наибольшая деформация сдвига наблюдается в районе между Самоа и Пасхальной микроплитой . область, изобилующая вулканическими провинциями, такими как цепь Кука - Аустрал , Маркизские острова и острова Общества , архипелаг Туамоту , хребты Фука и Пукапука и остров Питкэрн .

Источник магмы

Объем магмы, которая внедряется и/или извергается в данной области литосферного расширения, зависит от двух переменных: (1) наличия ранее существовавшего расплава в коре и мантии; и (2) количество дополнительного расплава, поступившего в результате декомпрессионного апвеллинга. Последнее зависит от трех факторов: а) мощности литосферы; (b) сумма продления; и (c) плавкость и температура источника.

Как в земной коре, так и в мантии имеется обильное ранее существовавшее расплавление. В земной коре расплав хранится под действующими вулканами в неглубоких водоемах, подпитываемых более глубокими. Считается, что в астеносфере небольшое количество частичного расплава образует слабый слой, который действует как смазка для движения тектонических плит. Наличие ранее существовавшего расплава означает, что магматизм может возникать даже в районах со скромным расширением литосферы, таких как вулканические линии Камерун и Питкэрн - Гамбье .

Скорость образования магмы в результате декомпрессии астеносферы зависит от того, насколько высоко может подняться астеносфера, что, в свою очередь, зависит от толщины литосферы. Из численного моделирования видно, что образование расплава в крупнейших паводковых базальтах не может совпадать с его внедрением. Это означает, что расплав формируется в течение более длительного периода, хранится в резервуарах, скорее всего, расположенных на границе литосферы и астеносферы , и высвобождается в результате расширения литосферы. То, что большие объемы магмы хранятся в основании литосферы, подтверждается наблюдениями за крупными магматическими провинциями, такими как Великая Дайка в Зимбабве и магматический комплекс Бушвельд в Южной Африке . Там мощная литосфера оставалась нетронутой во время крупнообъемного магматизма, поэтому можно исключить декомпрессионный апвеллинг требуемого масштаба, а это означает, что большие объемы магмы должны были существовать ранее.

Если растяжение сильное и приводит к значительному истончению литосферы, астеносфера может подняться на небольшую глубину, вызывая декомпрессионное плавление и производя большие объемы расплава. На срединно-океанических хребтах, где литосфера тонкая, декомпрессионный апвеллинг вызывает умеренную скорость магматизма. Тот же процесс может также вызывать магматизм небольшого объема на медленно расширяющихся континентальных рифтах или вблизи них. Под континентами толщина литосферы достигает 200 км. Если литосфера такой толщины подвергнется сильному и постоянному растяжению, она может разорваться, и астеносфера может подняться на поверхность, производя десятки миллионов кубических километров расплава по осям длиной в сотни километров. Это произошло, например, во время открытия северной части Атлантического океана, когда астеносфера поднялась от основания пангейской литосферы к поверхности.

Примеры

Подавляющее большинство вулканических провинций, которые считаются аномальными в контексте тектоники жестких плит, теперь объяснены с помощью теории плит. Типовыми примерами такого рода вулканической деятельности являются Исландия , Йеллоустоун и Гавайи . Исландия является типичным примером вулканической аномалии, расположенной на границе плиты. Йеллоустоун вместе с равниной Восточной реки Снейк на западе являются типичным примером внутриконтинентальной вулканической аномалии. Гавайи, наряду с связанной с ними цепью подводных гор Гавайско-Императорская , являются типичным примером внутриокеанической вулканической аномалии.

Исландия

Региональная карта Северо-Восточной Атлантики. Батиметрия показана в цвете; Топография суши выделена серым цветом. RR: хребет Рейкьянес; КР: хребет Колбейнси; JMMC: Ян-Майенский микроконтинент; АР: хребет Эгир; ФИ: Фарерские острова. Красные линии: границы Каледонского орогена и связанных с ним надвигов, пунктирные в местах экстраполяции в более молодой Атлантический океан.

Исландия представляет собой базальтовый щит высотой 1 км и размерами 450х300 км на срединно-океаническом хребте в северо-восточной части Атлантического океана. Он включает в себя более 100 действующих или потухших вулканов и уже несколько десятилетий тщательно изучается учеными Земли.

Исландию следует понимать в контексте более широкой структуры и тектонической истории северо-восточной Атлантики . Северо-восточная Атлантика сформировалась в раннем кайнозое , когда после длительного периода рифтогенеза Гренландия отделилась от Евразии , когда Пангея начала распадаться. К северу от нынешнего местоположения Исландии ось распада распространялась на юг вдоль Каледонского шва. На юге ось разрыва распространялась на север. Две оси были разделены примерно 100 км с востока на запад и 300 км с севера на юг. Когда две оси развились до полного распространения морского дна, континентальная область размером 100x300 км между двумя рифтами образовала Исландский микроконтинент , который претерпел диффузное растяжение и сдвиг вдоль нескольких ориентированных на север осей рифтов, а базальтовые лавы были размещены внутри и на растянутой континентальной коре. Этот стиль расширения сохраняется в параллельных рифтовых зонах, которые часто вымирают и заменяются новыми.

Эта модель объясняет несколько отличительных особенностей региона:

1. Сохранение субаэрального сухопутного моста из Гренландии на Фарерские острова, который был разрушен, когда ширина северо-восточной Атлантики составляла около 1000 км, старые части которого теперь образуют мелководный подводный хребет.
2. Нестабильность и разобщенность спрединговых хребтов на север и юг. На севере хребет Эгир вымер около 31-28 млн лет назад, а его расширение перешло к хребту Колбейнси примерно в 400 км к западу. В хребте Рейкьянес на юге, после примерно 16 миллионов лет распространения перпендикулярно простиранию хребта, направление растяжения изменилось, и хребет превратился в систему хребтов- трансформаторов , которая позже мигрировала на восток.
3. Свойства земной коры Гренландско-Исландско-Фарерского хребта. Здесь кора имеет мощность преимущественно 30–40 км. Сочетание низкой скорости сейсмических волн и высокой плотности не поддается классификации как толстая океаническая кора и вместо этого указывает на то, что это континентальная кора, раздутая магмой. Это говорит о том, что Исландия является результатом постоянного расширения континентальной коры, которая была структурно устойчива к продолжающемуся распространению новых океанических хребтов. В результате расширение континентов продолжалось исключительно длительный период и пока не уступило место истинному расширению океана. Производство расплава аналогично тому, как это происходит на прилегающих срединно-океанических хребтах, которые образуют океаническую кору толщиной около 10 км, хотя под Исландией вместо того, чтобы образовывать океаническую кору, расплав внедряется в растянутую континентальную кору и поверх нее.
4. Необычная петрология и геохимия Исландии, которая на 10% состоит из кремнистой и промежуточной коры, с геохимией, сходной с такими базальтами паводков, как Кару и Декан , которые подверглись кремниевой ассимиляции или загрязнению континентальной корой.

Йеллоустоун

Геологическая карта северо-запада США, показывающая разломы бассейнов и хребтов, а также базальты и риолиты возрастом <17 млн ​​лет назад. Синие линии представляют приблизительные контуры возраста кислых вулканических центров на восточной равнине реки Снейк и современную тенденцию противоположного распространения кислого вулканизма в центральном Орегоне.

Йеллоустоун и Восточная равнина реки Снейк на западе составляют пояс крупных кислых кальдерных вулканов, которые постепенно молодеют к востоку, достигая кульминации в ныне активной Йеллоустонской кальдере на северо-западе Вайоминга . Однако пояс покрыт базальтовыми лавами, не проявляющими никакого движения во времени. Поскольку он расположен во внутренней части континента, он широко изучен, хотя исследования в основном состоят из сейсмологии и геохимии, направленных на обнаружение источников глубоко в мантии. Эти методы не подходят для разработки теории плит, согласно которой вулканизм связан с процессами на малых глубинах.

Как и в случае с Исландией, вулканизм в регионе Йеллоустон-Восточной равнины реки Снейк следует понимать в более широком тектоническом контексте. Тектоническая история западной части Соединенных Штатов находится под сильным влиянием субдукции Восточно-Тихоокеанского поднятия под Северо-Американскую плиту, начавшейся примерно 17 млн ​​лет назад. Изменение границы плиты от субдукции к сдвигу вызвало растяжение на западе Соединенных Штатов. Это привело к широкому распространению вулканизма, начиная с базальтовой группы реки Колумбия длиной 250 км, , которая прорвалась через зону даек расширившую земную кору на несколько километров. Провинция Бассейна и Хребта затем сформировалась в результате нормальных разломов, что привело к рассеянному вулканизму с особенно обильными извержениями в трех зонах с востока на запад: равнине Йеллоустон-Восточная Снейк-Ривер, Валлесе и вулканических зонах Сент-Джордж. По сравнению с другими, зона Йеллоустоун-Восточная равнина реки Снейк считается необычной из-за ее прогрессирующей во времени цепи кислых вулканов и поразительных геотермальных особенностей.

Кремнистый состав вулканов указывает на нижнекоровый источник. Если вулканизм возник в результате расширения литосферы, то расширение вдоль зоны Йеллоустоун-Восточной равнины реки Снейк должно было мигрировать с запада на восток в течение последних 17 миллионов лет. Есть доказательства того, что это так. Ускоренное движение по близлежащим сбросам, которое указывает на расширение в провинции Бассейн и Хребет, мигрирует на восток одновременно с миграцией кислого вулканизма. Это подтверждается измерениями недавней деформации с помощью GPS-съемки, которая обнаружила наиболее интенсивные зоны растяжения в провинции Бассейн и Хребет на Дальнем Востоке и Дальнем Западе и небольшое расширение в центральных 500 км. Таким образом, зона Йеллоустоун-Восточной равнины реки Снейк, вероятно, отражает участок расширения, который мигрировал с запада на восток. Это дополнительно подтверждается аналогичным кислым магматизмом, вызванным растяжением, в других местах на западе Соединенных Штатов, например, в Косо-Хот-Спрингс. и кальдера Лонг-Вэлли в Калифорнии.

Тот стойкий базальтовый вулканизм является результатом одновременного расширения по всей длине зоны Йеллоустоун-Восточной равнины Снейк-Ривер, что очевидно в измерениях GPS, записанных между 1987 и 2003 годами, которые фиксируют расширение как к северу, так и к югу от зоны. Свидетельства исторического расширения можно найти в ориентированных на северо-запад рифтовых зонах, питаемых дайками, ответственных за потоки базальта. Аналогия с подобной вулканической активностью в Исландии и на срединно-океанических хребтах указывает на то, что периоды расширения кратковременны и, таким образом, базальтовый вулканизм вдоль зоны Йеллоустоун-Восточной равнины реки Снейк происходит в виде коротких всплесков активности между длительными периодами бездействия.

Гавайи

Вулканическая система Гавайев-Император, как известно, сложна для изучения. Он находится в тысячах километров от любого крупного континентального массива и окружен глубоким океаном, очень небольшая его часть находится над уровнем моря и покрыта толстым базальтом, который скрывает его более глубокую структуру. Он расположен в меловой магнитной зоне покоя , относительно длительном периоде нормальной полярности магнитного поля Земли , поэтому возрастные изменения в литосфере трудно определить с точностью. Реконструкция тектонической истории Тихого океана в целом проблематична, поскольку более ранние плиты и границы плит, включая расширяющийся хребет, где начиналась Императорская цепь, были погружены. Из-за этих проблем геологам еще предстоит создать полностью разработанную теорию происхождения системы, которую можно было бы положительно проверить.

Наблюдения, которые должны быть учтены любой такой теорией, включают:

1. Положение Гавайских островов почти в точном геометрическом центре Тихоокеанской плиты, то есть в средней точке линии, разделяющей западную часть Тихого океана, окруженную в основном зонами субдукции, и восточную часть Тихого океана, окруженную в основном спрединговыми хребтами.
2. Увеличение объема расплава. За последние 50 миллионов лет скорость образования расплава увеличилась всего лишь с 0,001 км. ³ в год до 0,25 км ³ в год, что составляет около 250 раз. Нынешняя скорость магматизма, ответственная за образование Большого острова, существует всего 2 миллиона лет.
3. Недвижение вулканического центра относительно геомагнитного полюса и геометрии Тихоокеанской плиты в течение примерно 50 миллионов лет.
4. Непрерывность Гавайской цепи с цепью Императора через «изгиб» на 60°. Последний формировался в течение 30 миллионов лет, в течение которого вулканический центр мигрировал на юго-юго-восток. Миграция прекратилась в начале Гавайской цепи. Изгиб на 60° нельзя объяснить изменением направления пластины, поскольку такого изменения не произошло.

Отсутствие каких-либо региональных аномалий теплового потока, обнаруженных вокруг потухших островов и подводных гор, указывает на то, что вулканы являются локальными термическими объектами. Согласно теории плит, Гавайско-Императорская система сформировалась в области растяжения Тихоокеанской плиты. Расширение пластины является следствием деформации границ пластины, теплового сжатия и изостатической корректировки. Расширение возникло на спрединговом хребте около 80 млн лет назад. Поле напряжений плиты развивалось в течение следующих 30 миллионов лет, вызывая миграцию области расширения и последующего вулканизма на юго-юго-восток. Около 50 млн лет назад поле напряжений стабилизировалось и область растяжения стала практически стационарной. В то же время движение Тихоокеанской плиты на северо-запад усилилось, и в течение следующих 50 миллионов лет Гавайская цепь сформировалась по мере того, как плита перемещалась через почти стационарную область растяжения.

Возрастающая скорость вулканической активности в Гавайско-Императорской системе отражает наличие расплава в земной коре и мантии. Самые старые вулканы Императорской цепи образовались на молодой и, следовательно, тонкой океанической литосфере. Размер подводных гор увеличивается с возрастом морского дна, что указывает на то, что доступность расплава увеличивается с толщиной литосферы. Это предполагает, что декомпрессионное плавление может внести свой вклад, поскольку ожидается, что оно также будет увеличиваться с толщиной литосферы. Значительное увеличение магматизма за последние 2 миллиона лет указывает на значительное увеличение доступности расплава, подразумевая, что стал доступен либо более крупный резервуар ранее существовавшего расплава, либо исключительно плавкий регион-источник. Петрологические и геохимические данные позволяют предположить, что этим источником может быть старая метаморфизованная океаническая кора в астеносфере, легкоплавкий материал, который мог бы производить гораздо большие объемы магмы, чем мантийные породы.

Гипотеза воздействия

В дополнение к этим процессам известно, что такие ударные события , как образование кратера Аддамс на Венере и магматического комплекса Садбери в Канаде, вызвали таяние и вулканизм. В гипотезе удара предполагается, что некоторые регионы горячего точечного вулканизма могут быть вызваны определенными крупными океаническими ударами, которые способны проникать через более тонкую океаническую литосферу , а паводковый базальтовый вулканизм может быть вызван сходящейся сейсмической энергией, сфокусированной в противоположной точке. напротив основных мест ударов. Ударный вулканизм недостаточно изучен и представляет собой отдельную причинную категорию наземного вулканизма, имеющую значение для изучения горячих точек и тектоники плит.

Сравнение гипотез

В 1997 году с помощью сейсмической томографии стало возможным отображать погружающиеся тектонические плиты, проникающие от поверхности до границы ядра и мантии.

Для горячей точки на Гавайях долгопериодная дифракционная сейсмическая томография объемных волн предоставила доказательства того, что за это ответственен мантийный плюм, как было предложено еще в 1971 году. Что касается горячей точки Йеллоустона , с 2011 года сейсмологические данные начали сходиться в пользу модели плюма, как заключили Джеймс и др.: «Мы предпочитаем плюм нижней мантии как источник возникновения горячей точки Йеллоустона». Данные, полученные с помощью Earthscope , программы, собирающей сейсмические данные высокого разрешения на всей прилегающей территории Соединенных Штатов, ускорили признание шлейфа, лежащего под Йеллоустоуном.

Хотя есть веские доказательства что как минимум два глубоких мантийных плюма Поднявшись к границе ядра и мантии, подтверждение того, что другие гипотезы могут быть отвергнуты, может потребовать аналогичных томографических данных для других горячих точек.

См. также

• Расслоение (геология) - потеря части самой нижней литосферы от тектонической плиты, к которой она была прикреплена.
• Эпейрогенное движение - подъемы или впадины суши с длинными волнами и небольшой складчатостью.
• Орогения - образование горных хребтов.
• Вернешот - Гипотетическое извержение вулкана, вызванное скоплением газа глубоко под кратоном.

Дальнейшее чтение

Андерсон, Д.Л. (2001). «Верхняя тектоника» . Наука . 293 (5537): 2016–2018. дои : 10.1126/science.1065448 . ПМИД   11557870 . S2CID   19972709 .

Андерсон, Д.Л. (2007). Новая теория Земли . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN  9781139462082 .

Кристиансен, РЛ; Фулджер, Греция; Эванс, младший (2002). «Верхнемантийное происхождение Йеллоустонской горячей точки» . Бюллетень ГСА . 114 (10): 1245–1256. Бибкод : 2002GSAB..114.1245C . doi : 10.1130/0016-7606(2002)114<1245:UMOOTY>2.0.CO;2 .

Фулджер, GR (2007). «Модель «пластины» генезиса аномалий плавления». В Фулджере, Греция; Джерди, DM (ред.). Плиты, шлейфы и планетарные процессы: Специальный доклад Геологического общества Америки 430 . Геологическое общество Америки. стр. 1–28. ISBN  978-0813724300 .

Фулджер, GR (2010). Плиты против шлейфов: геологический спор . Оксфорд: Уайли-Блэквелл. ISBN  978-1-4443-3679-5 .

Фулджер, GR (2020). «Плитная теория вулканизма» . MantlePlumes.org . Проверено 10 декабря 2020 г.

Фулджер, Греция (2021). «Теория плит вулканизма». В Олдертоне, Д.; Элиас, С.А. (ред.). Энциклопедия геологии (второе изд.). Академическое издательство, Оксфорд. стр. 879–890. дои : 10.1016/B978-0-08-102908-4.00105-3 . ISBN  9780081029091 . S2CID   226685034 .

Фулджер, Греция; Натланд, Дж. Х. (2003). «Является ли «горячий» вулканизм следствием тектоники плит?» . Наука . 300 (5621): 921–922. дои : 10.1126/science.1083376 . ПМИД   12738845 . S2CID   44911298 .

Гамильтон, Всемирный банк (2011). «Тектоника плит началась в неопротерозойское время, и плюмы из глубокой мантии никогда не действовали» . Литос . 123 (1–4): 1–20. Бибкод : 2011Litho.123....1H . дои : 10.1016/j.lithos.2010.12.007 .

Иванов, А. (2007). «Оценка различных моделей происхождения сибирских ловушек». В Фулджере, Г., GR; Джерди, DM (ред.). Плиты, шлейфы и планетарные процессы: Специальный доклад Геологического общества Америки 430 . Том. 430. Геологическое общество Америки. стр. 669–692. дои : 10.1130/2007.2430(31) . ISBN  9780813724300 .

Коренага, Дж. (2005). «Почему плато Онтонг-Ява не образовалось субаэрально?» . Письма о Земле и планетологии . 234 (3–4): 385–399. дои : 10.1016/j.epsl.2005.03.011 .

Лустрино, М. (2016). «(Более) пятидесяти оттенков перьев». В Калькатерре, Д.; Маццоли, С.; Петти, FM; Кармина, Б.; Зуккари, А. (ред.). Геонауки на меняющейся планете: уроки прошлого, исследование будущего. 88-й национальный конгресс Итальянского геологического общества . Геологическое общество Италии. п. 235. дои : 10.13140/RG.2.2.10244.12165 .

Мейбом, А.; Андерсон, Д.Л.; Сон, Нью-Хэмпшир; Фрей, Р.; Чемберлен, CP; Хрен, Монтана; Вуден, Дж.Л. (2003). «Являются ли высокие отношения 3He/4He в океанических базальтах индикатором компонентов глубокомантийных плюмов?» . Письма о Земле и планетологии . 208 (3–4): 197–204. Бибкод : 2003E&PSL.208..197M . дои : 10.1016/S0012-821X(03)00038-4 .

Мур, А.; Бленкинсоп, Т.; Коттерилл, Ф. (2008). «Контроль щелочного вулканизма после Гондваны в Южной Африке» . Письма о Земле и планетологии . 268 (1–2): 151–164. Бибкод : 2008E&PSL.268..151M . дои : 10.1016/j.epsl.2008.01.007 .

Натланд, Дж. Х.; Винтерер, Э.Л. (2005). «Контроль трещин в вулканической активности в Тихом океане». В Фулджере, Греция; Натланд, Дж. Х.; Пресналл, округ Колумбия; Андерсон, Д.Л. (ред.). Плиты, шлейфы и парадигмы: Специальный доклад Геологического общества Америки 388 . Геологическое общество Америки. стр. 687–710. дои : 10.1130/0-8137-2388-4.687 . ISBN  9780813723884 .

Ню, Ю. (2009). «Некоторые основные понятия и проблемы петрогенезиса внутриплитных базальтов океанических островов» . Китайский научный бюллетень . 54 (22): 4148–4160. Бибкод : 2009ЧСБу..54.4148Н . дои : 10.1007/s11434-009-0668-3 . S2CID   55429423 .

Мир, Алабама; Фулджер, Греция; Шиффер, К.; Маккаффри, KJW (2017). «Эволюция Лабрадорского моря и Баффинового залива: процессы плит или плюмов?» . Геонаука Канады . 44 (3): 91–102. дои : 10.12789/geocanj.2017.44.120 . S2CID   54945634 .

Пресналл, Д.; Гудфиннссон, Г. (2011). «Океанический вулканизм из зоны низких скоростей – без мантийных плюмов» . Журнал петрологии . 52 (7–8): 1533–1546. doi : 10.1093/petrology/egq093 .

Шет, ХК (2005). «Базальты Деканского потопа произошли частично из древней океанической коры внутри континентальной литосферы Индии?» . Исследования Гондваны . 8 (2): 109–127. Бибкод : 2005GondR...8..109S . дои : 10.1016/S1342-937X(05)71112-6 .

Смит, AD; Льюис, К. (1999). «Планета за пределами гипотезы шлейфа» . Обзоры наук о Земле . 48 (3): 135–182. Бибкод : 1999ESRv...48..135S . дои : 10.1016/S0012-8252(99)00049-5 .

ван Вейк, JW; Хейсманс, РС; Тер Вурде, М.; Клотинг, SAPL (2001). «Генерация расплава на вулканических окраинах континентов: нет необходимости в мантийном плюме?». Письма о геофизических исследованиях . 28 (20): 3995–3998. Бибкод : 2001GeoRL..28.3995V . дои : 10.1029/2000GL012848 . S2CID   130262336 .

Фогт, PR; Юнг, Вайоминг. (2007). «Происхождение Бермудских вулканов и Бермудского возвышения: история, наблюдения, модели и загадки». В Фулджере, Г., GR; Джерди, DM (ред.). Плиты, шлейфы и планетарные процессы: Специальный доклад Геологического общества Америки 430 . Геологическое общество Америки. стр. 553–592. дои : 10.1130/2007.2430(27) . ISBN  9780813724300 .

Внешние ссылки

• Сейсмотомографическое изображение Йеллоустонского мантийного плюма
• Комиссия по большим магматическим провинциям
• mantleplumes.org - веб-сайт скептиков мантийного шлейфа, управляемый и поддерживаемый Джиллиан Р. Фулджер.