✖


Jump to content

Мантийный шлейф

(Перенаправлено из мантийных шлейфов )
Суперплюм , возникший в результате процессов охлаждения в мантии (LVZ = низкоскоростная зона ). [1]

Мантийный шлейф — это предполагаемый механизм конвекции внутри мантии Земли , предположительно объясняющий аномальный вулканизм. [2] Поскольку головка шлейфа частично тает при достижении небольшой глубины, 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.

Концепции

[ редактировать ]

Мантийные плюмы были впервые предложены Дж. Тузо Уилсоном в 1963 году. [3] [4] и далее развитый У. Джейсоном Морганом в 1971 и 1972 годах. [4] Предполагается, что мантийный шлейф существует там, где перегретый материал образуется ( зарождается ) на границе ядра и мантии и поднимается через мантию Земли. Вместо непрерывного потока шлейфы следует рассматривать как серию горячих пузырьков материала. [5] Достигая хрупкой верхней земной коры, они образуют диапиры . [6] Эти диапиры представляют собой «горячие точки» в земной коре. В частности, концепция о том, что мантийные плюмы фиксированы относительно друг друга и закреплены на границе ядра и мантии, могла бы обеспечить естественное объяснение прогрессирующих во времени цепочек старых вулканов, простирающихся от некоторых таких горячих точек, например, Гавайско-Мантийного. Цепь подводных гор Императора . Однако палеомагнитные данные показывают, что мантийные плюмы также могут быть связаны с крупными провинциями с низкой скоростью сдвига (LLSVP). [7] [8] и движутся относительно друг друга. [9]

Текущая теория мантийного плюма заключается в том, что материал и энергия из недр Земли обмениваются с поверхностной корой двумя отдельными и в значительной степени независимыми конвективными потоками:

  • Как предполагалось ранее и широко признавалось, преобладающий устойчивый режим тектонических плит обусловлен конвекцией верхней мантии , в основном погружением холодных плит литосферы обратно в астеносферу .
  • прерывистый, периодически преобладающий режим переворота мантии, вызванный плюмовой конвекцией [6] который переносит тепло вверх от границы ядро-мантия узким столбом. Этот второй режим, хотя часто и прерывистый, периодически играет важную роль в горообразовании. [10] и раскол континентов. [11]

Гипотеза шлейфа была смоделирована в ходе лабораторных экспериментов в небольших резервуарах, заполненных жидкостью, в начале 1970-х годов. [12] 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. 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 себя часть прилегающей мантии.

Размер и возникновение грибовидных мантийных плюмов можно предсказать с помощью теории переходной нестабильности Тана и Торпа. [13] [14] Теория предсказывает грибовидные мантийные плюмы с головками диаметром около 2000 км, критическое время (время от начала нагрева нижней мантии до образования плюма) около 830 миллионов лет при тепловом потоке ядра мантии 20 мВт. /м 2 , а время цикла (время между событиями образования плюма) составляет около 2000 миллионов лет. [15] Число мантийных плюмов прогнозируется около 17.

Когда голова плюма сталкивается с основанием литосферы, ожидается, что она выровняется по этому барьеру и подвергнется широкомасштабному 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. [16] 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.

Узкий вертикальный канал, который, как предполагается, соединяет голову плюма с границей ядро-мантия, рассматривается как обеспечивающий непрерывную подачу магмы в горячую точку. Поскольку вышележащая тектоническая плита движется над этой горячей точкой, ожидается, что извержение магмы из фиксированного шлейфа на поверхность сформирует цепочку вулканов, которая будет двигаться параллельно движению плит. [17] Цепь Гавайских островов в Тихом океане является архетипическим примером. 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. [18]

Извержение континентальных паводковых базальтов часто связано с континентальным рифтингом и распадом. Это привело к появлению гипотезы о том, что мантийные плюмы способствуют континентальному рифту и образованию океанических бассейнов.

Химия, тепловой поток и плавление

[ редактировать ]
Смотрите также: нестабильность Рэлея – Тейлора
Гидродинамическое моделирование одного «пальца» неустойчивости Рэлея – Тейлора , возможного механизма формирования шлейфа. [19] В третьем и четвертом кадрах эпизода шлейф образует «шапку гриба». Обратите внимание, что ядро ​​находится вверху диаграммы, а кора — внизу.
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. [20] 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. [21] 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). [22] [23] 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. [24]

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 части нижней мантии на глубине около 1500 км.

Предполагается, что источником мантийных плюмов является граница ядра и мантии на глубине 3000 км. [25] 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. Этот расплав поднимается на поверхность и извергается, образуя горячие точки.

Нижняя мантия и ядро

[ редактировать ]
Рассчитана зависимость температуры Земли от глубины. Штриховая кривая: слоистая мантийная конвекция ; Сплошная кривая: конвекция всей мантии. [26]

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. [27] 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. [28] [29]

Доказательства теории

[ редактировать ]

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

Линейные вулканические цепи

[ редактировать ]

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. [25] Другие горячие точки с развивающимися во времени вулканическими цепями включают Реюньон , хребет Чагос-Лаккадив , хребет Луисвилл , девяносто восточный хребет и Кергелен , Тристан и Йеллоустон .

Хотя есть свидетельства того, что перечисленные выше цепи прогрессивны во времени, было показано, что они не фиксированы друг относительно друга. Самым замечательным примером этого является Императорская цепь, самая старая часть Гавайской системы, которая образовалась в результате миграции горячей точки в дополнение к движению плит. [30] Другой пример – Канарские острова на северо-востоке Африки в Атлантическом океане. [31] [32]

Благородный газ и другие изотопы

[ редактировать ]
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. [33] 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. Это объясняется тем, что плюмы проникают в глубокий первозданный резервуар в нижней мантии, где исходный, высокий 3 Он/ 4 Соотношения сохранялись на протяжении всего геологического времени. [34]

Предполагается, что другие элементы, например осмий , являются индикаторами материала, возникающего вблизи ядра Земли, в базальтах океанических островов. Однако убедительных доказательств этого пока нет. [35]

Геофизические аномалии

[ редактировать ]
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 плюм 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. [36] 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. [37]

Сейсмические волны, генерируемые сильными землетрясениями, позволяют определить 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 наличия ряда мантийных плюмов в мантии Земли. [38] Однако продолжаются активные дискуссии относительно того, достоверно ли изображены структуры и соответствуют ли они столбам горячей поднимающейся породы. [39]

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 Атлантика. Некоторые ученые связывают это с мантийным плюмом, который, как предполагается, вызвал распад Евразии. [ нужна ссылка ] и открытие Северной Атлантики, которое теперь предположительно 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

[ редактировать ]

Базальты, обнаруженные на океанических островах, геохимически отличаются от срединно-океанических хребтов базальтов (MORB). Базальт океанских островов (OIB) более разнообразен по составу, чем MORB, и подавляющее большинство океанских островов состоят из щелочного базальта, обогащенного натрием и калием по сравнению с MORB. Более крупные острова, такие как Гавайи или Исландия, в основном состоят из толеитового базальта, причем щелочной базальт встречается только на поздних стадиях их развития, но этот толеитовый базальт химически отличается от толеитового базальта срединно-океанических хребтов. OIB имеет тенденцию быть более обогащенным магнием, а как щелочные, так и толеитовые OIB обогащены следами несовместимых элементов , при этом легкие редкоземельные элементы демонстрируют особое обогащение по сравнению с более тяжелыми редкоземельными элементами. Соотношения стабильных изотопов элементов стронций , неодим , гафний , свинец и осмий демонстрируют большие различия по сравнению с MORB, что объясняется смешением по крайней мере трех мантийных компонентов: HIMU с высокой долей радиогенного свинца, образующегося в результате распада урана. и другие тяжелые радиоактивные элементы; ЭМ1 с меньшим обогащением радиогенным свинцом; и EM2 с высоким 87 старший/ 86 Соотношение сэр. Гелий в OIB показывает более широкий разброс в 3 Он/ 4 Он отличается от MORB, причем некоторые значения приближаются к изначальному значению. [40]

Состав базальтов океанических островов объясняется наличием отчетливых мантийных химических резервуаров, образовавшихся в результате субдукции океанической коры. К ним относятся резервуары, соответствующие HUIMU, EM1 и EM2. Предполагается, что эти резервуары имеют разный состав основных элементов, что основано на корреляции между составом основных элементов OIB и соотношением их стабильных изотопов. Толеитовый OIB интерпретируется как продукт более высокой степени частичного плавления в особенно горячих плюмах, тогда как щелочной OIB интерпретируется как продукт более низкой степени частичного плавления в меньших и более холодных плюмах. [40]

Сейсмология

[ редактировать ]

В 2015 году на основе данных о 273 крупных землетрясениях исследователи составили модель, основанную на полноволновой томографии , требующую эквивалента 3 миллионов часов суперкомпьютерного времени. [41] Из-за вычислительных ограничений по-прежнему нельзя было использовать высокочастотные данные, а сейсмические данные с большей части морского дна оставались недоступными. [41] 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. [42] Они простирались почти вертикально от границы ядро-мантия (глубина 2900 км) до возможного слоя сдвига и изгиба на глубине 1000 км. [41] Их можно было обнаружить, поскольку они имели ширину 600–800 км, что более чем в три раза превышает ширину, ожидаемую от современных моделей. [41] 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. [43]

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. [41]

Предлагаемые места расположения мантийных плюмов

[ редактировать ]
Пример расположения шлейфов, предложенный одной недавней группой. [44] Рисунок из Фулджера (2010). [36]

Мантийные плюмы были предложены в качестве источника паводковых базальтов . [45] [46] Эти чрезвычайно быстрые и крупномасштабные извержения базальтовой магмы периодически образовывали континентальные базальтовые провинции на суше и океанические плато в океанских бассейнах, такие как Деканские ловушки , [47] Сибирские капканы [48] Кару -Феррара базальты в Гондване , [49] и самый крупный из известных континентальных паводковых базальтов — Центральноатлантическая магматическая провинция (CAMP). [50]

Многие континентальные паводковые события совпадают с континентальным рифтингом. [51] Это согласуется с системой, которая стремится к равновесию: когда вещество поднимается в мантийном плюме, другой материал втягивается в мантию, вызывая рифтинг. [51]

Альтернативные гипотезы

[ редактировать ]

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

Гипотеза пластины

[ редактировать ]
Основная статья: Теория плит (вулканизм)

С начала 21 века вокруг плюмов развернулись парадигмальные дебаты «Великие дебаты о плюме». [52] [53] [54] [55] в котором гипотеза шлейфа была оспорена и противопоставлена ​​более поздней гипотезе плит («Плиты против шлейфов»). [56] [57] Причина этого в том, что гипотеза мантийного плюма не пригодна для надежных предсказаний с момента ее появления в 1971 году и поэтому неоднократно адаптировалась к наблюдаемым горячим точкам в зависимости от ситуации. [57] Со временем, с ростом числа моделей, концепция шлейфа превратилась в слабо определенную гипотезу, которая, как общий термин, в настоящее время не является ни доказуемой, ни опровергаемой. [56] [57]

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).

Неудовлетворенность состоянием доказательств мантийных плюмов и распространение специальных гипотез побудили ряд геологов во главе с Доном Л. Андерсоном , Джиллиан Фулджер и Уорреном Б. Гамильтоном предложить широкую альтернативу, основанную на поверхностных процессах в верхняя мантия и выше, с упором на тектонику плит как движущую силу магматизма. [56]

Гипотеза плит предполагает, что «аномальный» вулканизм возникает в результате 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 вариациями химического состава (большие объемы вулканизма соответствуют более легко плавящемуся мантийному материалу), а не разницей 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. [36] : 277 

В рамках гипотезы плит выделяются следующие подпроцессы, каждый из которых может способствовать возникновению поверхностного вулканизма: [36]

  • 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.

Гипотеза воздействия

[ редактировать ]

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 в более тонкую океаническую литосферу , а паводковый базальтовый вулканизм может быть вызван сходящейся сейсмической энергией, сфокусированной в противоположной точке. напротив основных мест ударов. [58] Ударный вулканизм недостаточно изучен и представляет собой отдельную причинную категорию наземного вулканизма, имеющую значение для изучения горячих точек и тектоники плит.

Сравнение гипотез

[ редактировать ]

В 1997 году с помощью сейсмической томографии стало возможным отображать погружающиеся тектонические плиты, проникающие от поверхности до границы ядра и мантии. [59]

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. [60] 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». [61] [62] Данные, полученные с помощью Earthscope , программы, собирающей сейсмические данные высокого разрешения на всей прилегающей территории Соединенных Штатов, ускорили признание шлейфа, лежащего под Йеллоустоуном. [63] [64]

Хотя, таким образом, существуют убедительные доказательства того, что, по крайней мере, эти два глубоких мантийных плюма поднимаются от границы ядро-мантия, подтверждение того, что другие гипотезы могут быть отвергнуты, может потребовать аналогичных томографических доказательств для других горячих точек.

См. также

[ редактировать ]
  • 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.
  • Внутриплитный вулканизм - вулканизм, происходящий за пределами границ тектонических плит.

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ На основе рисунка 17 в Матиска, Цтирад; Юэнь, Дэвид А. (2007). « Свойства материала нижней мантии и модели конвекции многомасштабных плюмов » . В Фулджере, Греция ; Джерди, DM (ред.). Плиты, плюмы и планетарные процессы . Геологическое общество Америки . п. 159. CiteSeerX   10.1.1.487.8049 . дои : 10.1130/2007.2430(08) . ISBN  978-0-8137-2430-0 .
  2. ^ «Вопрос о мантийных плюмах» . www.earthmagazine.org . Проверено 5 августа 2022 г.
  3. ^ Уилсон, Дж. Тузо (8 июня 1963 г.). «Гипотеза поведения Земли». Природа . 198 (4884): 925–929. Бибкод : 1963Natur.198..925T . дои : 10.1038/198925a0 . S2CID   28014204 .
  4. ^ Jump up to: а б Дункан, Роберт Эймс; Макдугалл, Ян (1976). «Линейный вулканизм во Французской Полинезии». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 1 (3): 197–227. Бибкод : 1976JVGR....1..197D . дои : 10.1016/0377-0273(76)90008-1 . hdl : 1885/140344 .
  5. ^ Кришнамурти, Руби; Ховард, Луи Н. (1981). «Генерация крупномасштабных потоков в турбулентной конвекции» . Труды Национальной академии наук . 78 (4): 1981–1985. Бибкод : 1981ПНАС...78.1981К . дои : 10.1073/pnas.78.4.1981 . ПМК   319265 . ПМИД   16592996 .
  6. ^ Jump up to: а б Ларсон, Р.Л. (1991). «Последний пульс Земли: свидетельства суперплюма середины мелового периода». Геология . 19 (6): 547–550. Бибкод : 1991Geo....19..547L . doi : 10.1130/0091-7613(1991)019<0547:LPOEEF>2.3.CO;2 .
  7. ^ Френч, Скотт В.; Романович, Барбара (2015). «Широкие шлейфы уходят корнями в основание мантии Земли под основными горячими точками». Природа . 525 (7567): 95–99. Бибкод : 2015Natur.525...95F . дои : 10.1038/nature14876 . ISSN   0028-0836 . ПМИД   26333468 . S2CID   205245093 .
  8. ^ Дэвис, доктор медицинских наук; Идет, С.; Сэмбридж, М. (февраль 2015 г.). «О связи местоположений вулканических горячих точек, реконструированных мест извержений крупных магматических провинций и глубинных мантийных сейсмических структур» . Письма о Земле и планетологии . 411 : 121–130. Бибкод : 2015E&PSL.411..121D . дои : 10.1016/j.epsl.2014.11.052 .
  9. ^ Боно, Ричард К.; Тардуно, Джон А.; Бунге, Ханс-Петер (29 июля 2019 г.). «Движение горячей точки вызвало изгиб Гавайского императора, и LLSVP не исправлены» . Природные коммуникации . 10 (1): 3370. Бибкод : 2019NatCo..10.3370B . дои : 10.1038/s41467-019-11314-6 . ISSN   2041-1723 . ПМК   6662702 . ПМИД   31358746 .
  10. ^ Штейн, М. и Хофманн, AW (1994). «Мантийные плюмы и эпизодический рост континентов». Природа . 372 (6501): 63–68. Бибкод : 1994Natur.372...63S . дои : 10.1038/372063a0 . S2CID   4356576 .
  11. ^ Стори, Британская Колумбия (1995). «Роль мантийных плюмов в распаде континентов: истории болезни из Гондваны». Природа . 377 (6547): 301–308. Бибкод : 1995Natur.377..301S . дои : 10.1038/377301a0 . S2CID   4242617 .
  12. ^ Уайтхед-младший, Джон А.; Лютер, Дуглас С. (1975). «Динамика лабораторных моделей диапира и шлейфа». Журнал геофизических исследований . 80 (5): 705–717. Бибкод : 1975JGR....80..705W . дои : 10.1029/JB080i005p00705 . S2CID   129327249 .
  13. ^ Тан, К.К.; Торп, РБ (1999). «Начало конвекции, вызванной плавучестью, вызванной различными режимами переходной теплопроводности, Часть I: Переходные числа Рэлея». Дж. Хим. англ. Наука . 54 (2): 225–238. дои : 10.1016/S0009-2509(98)00248-6 .
  14. ^ Тан, К.К. и Торп, РБ (1999). «Начало конвекции, вызванной плавучестью, вызванной различными режимами переходной теплопроводности, Часть II: размеры шлейфов». Дж. Хим. англ. Наука . 54 (2): 239–244. Бибкод : 1999ЧЭнС..54..239Т . дои : 10.1016/S0009-2509(98)00249-8 .
  15. ^ Тан, К.К.; Торп, РБ; Чжао З., Жидан (2011). «О предсказании плюмов мантийных грибов» . Геонаучные границы . 2 (2): 223–235. Бибкод : 2011GeoFr...2..223T . дои : 10.1016/j.gsf.2011.03.001 .
  16. ^ Фарнетани, CG; Ричардс, Массачусетс (1994). «Численные исследования модели инициирования мантийного плюма для паводковых базальтовых событий». Дж. Геофиз. Рез. 99 (B7): 13 813–13 833. Бибкод : 1994JGR....9913813F . дои : 10.1029/94jb00649 .
  17. ^ Скилбек, JN; Уайтхед, Дж. А. (1978). «Формирование дискретных островов в линейных цепочках». Природа . 272 (5653): 499–501. Бибкод : 1978Natur.272..499S . дои : 10.1038/272499a0 . S2CID   33087425 .
  18. ^ Сагер, Уильям В. «Понимание движения Гавайской горячей точки на основе палеомагнетизма» . www.MantlePlume.org . Проверено 10 января 2011 г.
  19. ^ Ли, Шэнтай; Ли, Хуэй. «Параллельный код AMR для сжимаемых уравнений МГД или HD» . Лос-Аламосская национальная лаборатория . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 г. Проверено 5 сентября 2006 г.
  20. ^ Уайт, Уильям М. (2010). «Базальты океанических островов и мантийные плюмы: геохимическая перспектива». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 38 (1): 133–160. Бибкод : 2010AREPS..38..133W . doi : 10.1146/annurev-earth-040809-152450 . ISSN   0084-6597 . S2CID   53070176 .
  21. ^ Хофманн, AW (1997). «Мантийная геохимия: послание океанического вулканизма». Природа . 385 (6613): 219–229. Бибкод : 1997Natur.385..219H . дои : 10.1038/385219a0 . ISSN   0028-0836 . S2CID   11405514 .
  22. ^ Зиндлер, А. (1 января 1986 г.). «Химическая геодинамика». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 14 (1): 493–571. дои : 10.1146/annurev.earth.14.1.493 . ISSN   0084-6597 .
  23. ^ Страке, Андреас; Хофманн, Альбрехт В.; Харт, Стэн Р. (2005). «ФОЗО, ХИМУ и остальной мантийный зоопарк». Геохимия, геофизика, геосистемы . 6 (5): н/д. Бибкод : 2005GGG.....6.5007S . дои : 10.1029/2004gc000824 . HDL : 1912/451 . ISSN   1525-2027 . S2CID   59354360 .
  24. ^ Небель, Оливер; Сосси, Паоло А.; Бенар, Антуан; Аркулус, Ричард Дж.; Яксли, Грегори М.; Вудхед, Джон Д.; Родри Дэвис, Д.; Руттор, Саския (2019). «Согласование петрологических и изотопных механизмов смешивания в мантийном плюме Питкэрна с использованием стабильных изотопов железа» . Письма о Земле и планетологии . 521 : 60–67. Бибкод : 2019E&PSL.521...60N . дои : 10.1016/j.epsl.2019.05.037 . ISSN   0012-821X . S2CID   197568184 .
  25. ^ Jump up to: а б Морган, WJ (1972). «Шлеймы глубокой мантийной конвекции и движения плит». Бык. Являюсь. доц. Домашний питомец. Геол . 56 : 203–213.
  26. ^ Конди, Кент К. (1997). Тектоника плит и эволюция земной коры (4-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 5. ISBN  978-0-7506-3386-4 .
  27. ^ Ню, Яолин (2018). «Происхождение LLSVP в основании мантии является следствием тектоники плит – петрологическая и геохимическая перспектива» . Геонаучные границы . 9 (5): 1265–1278. Бибкод : 2018AGUFM.T43A..02N . дои : 10.1016/j.gsf.2018.03.005 . ISSN   1674-9871 .
  28. ^ Бродхолт, Джон П.; Хелфрич, Джордж; Трамперт, Жанно (2007). «Химическая и термическая неоднородность в нижней мантии: наиболее вероятная роль неупругости». Письма о Земле и планетологии . 262 (3–4): 429–437. Бибкод : 2007E&PSL.262..429B . дои : 10.1016/j.epsl.2007.07.054 .
  29. ^ Трамперт, Дж.; Дешам, Ф.; Ресовский Дж.; Юэнь, Д. (2004). «Вероятностная томография отображает химические неоднородности всей нижней мантии». Наука . 306 (5697): 853–856. Бибкод : 2004Sci...306..853T . дои : 10.1126/science.1101996 . ПМИД   15514153 . S2CID   42531670 .
  30. ^ Тардуно, Джон А. (июль 2007 г.). «О движении Гавайских островов и других мантийных плюмов». Химическая геология . 241 (3–4): 234–247. Бибкод : 2007ЧГео.241..234Т . doi : 10.1016/j.chemgeo.2007.01.021 .
  31. ^ Зачек, Кирстен; Тролль, Валентин Р.; Качао, Марио; Феррейра, Хорхе; Диган, Фрэнсис М.; Карраседо, Хуан Карлос; Солер, Висенте; Мид, Фиона К.; Бурхардт, Штеффи (22 января 2015 г.). «Нанноокаменелости в продуктах извержения Эль-Йерро в 2011 году восстанавливают модель шлейфа для Канарских островов» . Научные отчеты . 5 (1): 7945. Бибкод : 2015NatSR...5E7945Z . дои : 10.1038/srep07945 . ISSN   2045-2322 . ПМК   4302296 . ПМИД   25609055 .
  32. ^ Карраседо, Хуан Карлос; Тролль, Валентин Р. (01 января 2021 г.), «Острова северо-восточной Атлантики: Макаронезийские архипелаги» , в Олдертоне, Дэвид; Элиас, Скотт А. (ред.), Энциклопедия геологии (второе издание) , Оксфорд: Academic Press, стр. 674–699, doi : 10.1016/b978-0-08-102908-4.00027-8 , ISBN  978-0-08-102909-1 , S2CID   226588940 , получено 29 марта 2021 г.
  33. ^ Андерсон, Д.Л. (1998). «Модель, объясняющая различные парадоксы, связанные с геохимией мантийных благородных газов» . Учеб. Натл. акад. наук. 95 (16): 9087–9092. Бибкод : 1998PNAS...95.9087A . дои : 10.1073/pnas.95.16.9087 . ПМК   21296 . ПМИД   9689038 .
  34. ^ Курц, Марк (1999). «Динамика горячей точки Галапагосских островов по геохимии изотопов гелия». Geochimica et Cosmochimica Acta . 63 (23–24): 4139–4156. Бибкод : 1999GeCoA..63.4139K . дои : 10.1016/S0016-7037(99)00314-2 .
  35. ^ Шерстен, Андерс. «Изотопы Re-Os, Pt-Os и Hf-W и отслеживание ядра в мантийных расплавах» . www.MantlePlume.org . Проверено 18 января 2011 г.
  36. ^ Jump up to: а б с д Фулджер, GR (2010). Плиты против плюмов: геологический спор . Уайли-Блэквелл . ISBN  978-1-4051-6148-0 .
  37. ^ Ритсема, Дж.; ван Хейст, HJ; Вудхаус, Дж. Х. (1999). «Сложная структура скорости поперечных волн, изображенная под Африкой и Исландией» (PDF) . Наука . 286 (5446): 1925–1928. дои : 10.1126/science.286.5446.1925 . ПМИД   10583949 . S2CID   46160705 . Архивировано из оригинала (PDF) 22 мая 2011 г.
  38. ^ Монтелли, Р.; Нолет, Г.; Дален, Ф.; Мастерс, Г. (2006). «Каталог глубоких мантийных плюмов: новые результаты конечночастотной томографии» . Геохимия, геофизика, геосистемы . 7 (11): н/д. Бибкод : 2006GGG.....711007M . дои : 10.1029/2006GC001248 .
  39. ^ «Томография бананового пончика – может ли она выявить шлейфы (лучше, чем традиционная лучевая теория)?» . www.MantlePlumes.org . Проверено 19 января 2011 г.
  40. ^ Jump up to: а б Суэцугу, Д.; Стейнбергер, Б.; Когисо, Т. (2013). «Мантийные плюмы и горячие точки». Справочный модуль по системам Земли и наукам об окружающей среде : B9780124095489028682. дои : 10.1016/B978-0-12-409548-9.02868-2 . ISBN  9780124095489 .
  41. ^ Jump up to: а б с д и Эрик Хэнд (04 сентября 2015 г.). «Мантийные шлейфы поднимаются из ядра Земли». Наука . 349 (6252): 1032–1033. Бибкод : 2015Sci...349.1032H . дои : 10.1126/science.349.6252.1032 . ПМИД   26339001 .
  42. ^ Скотт В. Френч; Барбара Романович (3 сентября 2015 г.). «Широкие шлейфы уходят корнями в основание мантии Земли под основными горячими точками». Природа . 525 (7567): 95–99. Бибкод : 2015Natur.525...95F . дои : 10.1038/nature14876 . ПМИД   26333468 . S2CID   205245093 .
  43. ^ Роберт Сандерс (2 сентября 2015 г.). «Компьютерная томография Земли связывает глубокие мантийные шлейфы с горячими точками вулканов» . Беркли Ньюс ( Калифорнийский университет в Беркли ).
  44. ^ Куртильо, В.; Давайли, А.; Бесс, Дж.; Сток, Дж. (2003). «Три различных типа горячих точек в мантии Земли». Письма о Земле и планетологии . 205 (3–4): 295–308. Бибкод : 2003E&PSL.205..295C . CiteSeerX   10.1.1.693.6042 . дои : 10.1016/S0012-821X(02)01048-8 .
  45. ^ Ричардс, Массачусетс; Дункан, РА; Куртильо, ВЕ (1989). «Базальты паводка и следы горячих точек: головы и хвосты плюмов». Наука . 246 (4926): 103–107. Бибкод : 1989Sci...246..103R . дои : 10.1126/science.246.4926.103 . ПМИД   17837768 . S2CID   9147772 .
  46. ^ Гриффитс, RW; Кэмпбелл, Айдахо (1990). «Перемешивание и структура мантийных плюмов». Письма о Земле и планетологии . 99 (1–2): 66–78. Бибкод : 1990E&PSL..99...66G . дои : 10.1016/0012-821X(90)90071-5 .
  47. ^ Дункан, Р.А. и Пайл, Д.Г. (1988). «Быстрое извержение деканских базальтов на границе мелового и третичного периодов». Природа . 333 (6176): 841–843. Бибкод : 1988Natur.333..841D . дои : 10.1038/333841a0 . S2CID   4351454 .
  48. ^ Ренне, PR; Басу, Арканзас (1991). «Быстрое извержение Сибирских траппов затопило базальты на границе пермо-триаса». Наука . 253 (5016): 176–179. Бибкод : 1991Sci...253..176R . дои : 10.1126/science.253.5016.176 . ПМИД   17779134 . S2CID   6374682 .
  49. ^ Энкарнасьон, Дж.; Флеминг, TH; Эллиот, Д.Х.; Илс, Х.В. (1996). «Синхронное размещение долеритов Феррар и Кару и ранний распад Гондваны». Геология . 24 (6): 535–538. Бибкод : 1996Geo....24..535E . doi : 10.1130/0091-7613(1996)024<0535:SEOFAK>2.3.CO;2 .
  50. ^ Эль Хачими, Х.; и др. (2011). «Морфология, внутренняя архитектура и механизмы размещения потоков лавы из Центральноатлантической магматической провинции (CAMP) бассейна Аргана (Марокко)». Ин ван Хинсберген, DJJ (ред.). Формирование и эволюция Африки: краткий обзор истории Земли 3,8 млрд лет назад . Специальные публикации, том 357. Том. 357. Лондон: Лондонское геологическое общество. стр. 167–193. Бибкод : 2011GSLSP.357..167H . дои : 10.1144/SP357.9 . hdl : 11577/2574483 . ISBN  978-1-86239-335-6 . S2CID   129018987 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )
  51. ^ Jump up to: а б Ренне, PR; Чжан, ZC; Ричардс, Массачусетс; Блэк, Монтана; Басу, Арканзас (1995). «Синхронность и причинно-следственная связь между пермско-триасовыми пограничными кризисами и сибирским паводковым вулканизмом». Наука . 269 ​​(5229): 1413–1416. Бибкод : 1995Sci...269.1413R . дои : 10.1126/science.269.5229.1413 . ПМИД   17731151 . S2CID   1672460 .
  52. ^ Шет, Хету К. (2005). «Великие дебаты о шлейфе» . Современная наука . 89 (10): 1659–1661. ISSN   0011-3891 .
  53. ^ Фулджер, Джиллиан Р.; Фиттон, Дж. Годфри; Пресналл, Дин С.; Морган, В. Джейсон (14 февраля 2006 г.). «Великие дебаты о шлейфе» . Эос, Труды Американского геофизического союза . 87 (7): 76–80. дои : 10.1029/2006EO070004 . ISSN   0096-3941 .
  54. ^ Ню, Яолин (2005). «О великих дебатах о шлейфе» . Китайский научный бюллетень . 50 (15): 1537. doi : 10.1360/982005-1156 . ISSN   1001-6538 .
  55. ^ Кэмпбелл, Ян Х.; Керр, Эндрю К. (июль 2007 г.). «Дебаты о великом шлейфе: проверка теории шлейфа» . Химическая геология . 241 (3–4): 149–152. doi : 10.1016/j.chemgeo.2007.01.013 .
  56. ^ Jump up to: а б с Пратт, Сара (20 декабря 2015 г.). «Вопрос о мантийных плюмах» . Журнал ЗЕМЛЯ . Американский институт геонаук. Архивировано из оригинала 07.12.2019 . Проверено 7 декабря 2019 г.
  57. ^ Jump up to: а б с Фулджер, Джиллиан Р. (2010). Плиты против шлейфов: геологический спор . Хобокен, Нью-Джерси: Уайли-Блэквелл. ISBN  978-1-4443-3679-5 . С момента появления гипотезы мантийного плюма в 1971 году учёные столкнулись с проблемой, заключающейся в том, что её предсказания не подтверждаются наблюдениями. В течение тридцати лет обычной реакцией была адаптация гипотезы различными способами. В результате множество нынешних вариантов шлейфа теперь представляет собой нефальсифицируемую гипотезу.
  58. ^ Хагструм, Джонатан Т. (2005). «Антиподальные горячие точки и биполярные катастрофы: были ли причиной столкновения крупных океанических тел?» (PDF) . Письма о Земле и планетологии . 236 (1–2): 13–27. Бибкод : 2005E&PSL.236...13H . дои : 10.1016/j.epsl.2005.02.020 .
  59. ^ Керр, Ричард А. (31 января 1997 г.). «Глубоководные плиты шевелят мантию» . Наука . 275 (5300). АААС: 613–615. дои : 10.1126/science.275.5300.613 . S2CID   129593362 . Проверено 13 июня 2013 г.
  60. ^ Цзи, Ин; ataf, Анри-Клод Н. (июнь 1998 г.). «Обнаружение мантийных плюмов в нижней мантии методом дифракционной томографии: Гавайи». Письма о Земле и планетологии . 159 (3–4): 99–115. Бибкод : 1998E&PSL.159...99J . дои : 10.1016/S0012-821X(98)00060-0 .
  61. ^ Джеймс, Дэвид Э.; Фуш, Мэтью Дж.; Карлсон, Ричард В.; Рот, Джеффри Б. (май 2011 г.). «Фрагментация плиты, краевое течение и происхождение следа горячей точки Йеллоустона». Письма о Земле и планетологии . 311 (1–2): 124–135. Бибкод : 2011E&PSL.311..124J . дои : 10.1016/j.epsl.2011.09.007 .
  62. ^ Шмандт, Брэндон; Дукер, Кеннет; Хамфрис, Юджин и Хансен, Стивен (апрель 2012 г.). «Горячий мантийный апвеллинг на высоте 660 градусов под Йеллоустоном» (PDF) . Письма о Земле и планетологии . 331–332: 224–236. Бибкод : 2012E&PSL.331..224S . дои : 10.1016/j.epsl.2012.03.025 .
  63. ^ Керр, Ричард А. (июнь 2013 г.). «Геофизические исследования, связывающие глубинную геологию и геологию приусадебных участков». Наука . 340 (6138): 1283–1285. Бибкод : 2013Sci...340.1283K . дои : 10.1126/science.340.6138.1283 . ПМИД   23766309 .
  64. ^ Керр, Ричард А. (апрель 2013 г.). «Глубокоземная машина собирается вместе». Наука . 340 (6128): 22–24. Бибкод : 2013Sci...340...22K . дои : 10.1126/science.340.6128.22 . ПМИД   23559231 .
[ редактировать ]
Поищите мантийный шлейф в Викисловаре, бесплатном словаре.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Mantle_plume&oldid=1233099673"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 6626d7175d09ecb0b7e49eb76f95d91d__1720327560
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/66/1d/6626d7175d09ecb0b7e49eb76f95d91d.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Mantle plume - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)