Горячая точка Галапагосских островов
 Батиметрическая карта Галапагосских островов и влияние горячей точки на тектонические плиты. | |
 Галапагосские острова с красной точкой над островом Фернандина, показывающей приблизительное местоположение мантийного плюма. | |
| Страна | Эквадор |
|---|---|
| Территория | Галапагосские острова |
| Область | Тихий океан |
| Координаты | 0 ° 22' ю.ш., 91 ° 33' з.д. / 0,37 ° ю.ш., 91,55 ° з.д. |
Горячая точка Галапагосских островов — это вулканическая горячая точка в восточной части Тихого океана, ответственная за создание Галапагосских островов , а также трех основных систем асейсмических хребтов: Карнеги , Кокос и Мальпело, которые находятся на двух тектонических плитах. Горячая точка расположена вблизи экватора на плите Наска, недалеко от границы расходящейся плиты с плитой Кокос . Тектоническое положение горячей точки осложняется Галапагосским тройным соединением плит Наска и Кокос с Тихоокеанской плитой . Движение плит над горячей точкой определяется не только распространением вдоль хребта, но и относительным движением между Тихоокеанской плитой и плитами Кокос и Наска.
Считается, что этой горячей точке более 20 миллионов лет, и за это время произошло взаимодействие между горячей точкой, обеими этими плитами и границей расходящихся плит в Центре распространения Галапагосских островов. Лавы из горячей точки не обладают однородной природой многих горячих точек; вместо этого есть свидетельства существования четырех крупных резервуаров, питающих горячую точку. Они в разной степени смешиваются в разных местах архипелага, а также в пределах Галапагосского центра распространения.
Теория горячих точек
[ редактировать ]В 1963 году канадский геофизик Дж. Тузо Уилсон предложил теорию «горячих точек», чтобы объяснить, почему, хотя большая часть землетрясений и вулканической активности происходит на границах плит, некоторые происходят вдали от границ плит. Теория утверждала, что небольшие, продолжительные и исключительно «горячие» области магмы расположены под определенными точками на Земле. Эти места, получившие название «горячие точки», обеспечивают локализованные тепловые и энергетические системы (термальные шлейфы), которые поддерживают длительную вулканическую активность на поверхности. Этот вулканизм образует подводные горы , которые в конечном итоге поднимаются над океанским течением, образуя вулканические острова.Поскольку острова медленно удаляются от горячей точки, из-за движения скользящих плит, как это описано в теории тектоники плит , поступление магмы прекращается, и вулкан переходит в спячку. Тем временем процесс повторяется снова и снова, на этот раз образуя новый остров, и так далее, пока горячая точка не рухнет. Теория была разработана для объяснения цепи подводных гор Гавайско-Императорской империи , где исторические острова можно проследить на северо-западе в направлении движения Тихоокеанской плиты. Ранняя теория помещала эти фиксированные источники тепла для шлейфов глубоко в Землю; однако недавние исследования заставили ученых поверить в то, что горячие точки на самом деле динамичны и способны перемещаться самостоятельно. [1] [2]
Тектоническая обстановка
[ редактировать ]Горячая точка Галапагосских островов имеет очень сложную тектоническую обстановку. Он расположен очень близко к раскинувшемуся хребту между Кокос и Наска плитами ; горячая точка взаимодействует с обеими плитами и спрединговым хребтом в течение последних двадцати миллионов лет, поскольку относительное расположение горячей точки по отношению к плитам менялось. На основании аналогичных градиентов сейсмической скорости лав хребтов Карнеги, Кокос и Мальпелос есть свидетельства того, что активность горячей точки была результатом одного длительного плавления мантии, а не нескольких периодов активности и покоя. [3]
На Гавайях данные свидетельствуют о том, что у каждого вулкана есть определенный период активности: горячая точка перемещается под эту часть Тихоокеанской плиты, прежде чем впасть в спячку, а затем погаснуть и разрушаться под океаном. Похоже, что на Галапагосах этого не происходит, вместо этого есть свидетельства одновременного вулканизма на обширной территории. [4] Почти все Галапагосские острова демонстрируют вулканизм в недавнем геологическом прошлом, а не только в нынешнем месте расположения горячей точки Фернандина. [5] В приведенном ниже списке указаны даты последних извержений вулканов Галапагосских островов, расположенные с запада на восток.
| Имя | Последнее извержение |
|---|---|
| Саммит | 2024 |
| Волк | 2022 |
| Черная Сьерра | 2018 |
| Голубой холм | 2008 |
| Альседо | 1993 |
| Остров Марчена | 1991 |
| Остров Пинта | 1928 |
| Остров Сантьяго | 1906 |
| Дарвин | 1813 |
| Эквадор | 1150 |
| Остров Санта-Крус | Неизвестный |
| Остров Флореана | Неизвестный |
| Остров Дженовеза | Неизвестный |
| Остров Сан-Кристобаль | Неизвестный |
| Раунд-Рок | Неизвестный |
| Остров Дарвин | Вымерший |
| Волчий остров | Вымерший |
| Серро Пахас | Вымерший |
| испанский | Вымерший |
| Пинзон | Вымерший |
| Сумасшедший | Вымерший |
| Санта Фе | Вымерший |
Отслежено движение плит Наска и Кокос. Плита Наска движется под углом 90 градусов со скоростью 58 ± 2 км за миллион лет. Плита Кокос движется под углом 41 градус со скоростью 83 ± 3 км за миллион лет. [3] Местоположение горячей точки с течением времени зафиксировано на океанической плите как хребты Карнеги и Кокос.
Хребет Карнеги находится на плите Наска, имеет длину 600 км (373 мили) и ширину до 300 км (186 миль). Она ориентирована параллельно движению плит, а возраст ее восточного конца составляет примерно 20 миллионов лет. На хребте на 86 градусах западной долготы имеется выступающая седловина, где высота падает намного ближе к окружающему дну океана. Когда-то считалось, что хребет Мальпело длиной 300 км (186 миль) является частью хребта Карнеги. [6]
Хребет Кокос — это объект длиной 1000 км, расположенный на плите Кокос и ориентированный параллельно движению плит от трансформного разлома 91 градус на запад в Галапагосском центре спрединга к побережью Панамы. Северо-восточный конец хребта датируется примерно 13–14,5 миллионами лет назад. [6] Однако острову Кокос на северном конце хребта всего 2 миллиона лет, и поэтому он был создан намного позже того, как хребет отошел от горячей точки. [7] Наличие выраженного осадочного перерыва в отложениях на хребте Кокос указывает на то, что хребет Кокос, вероятно, был изогнут во время первоначальной неглубокой субдукции вдоль Среднеамериканского желоба. [8]
Текущая модель взаимодействия горячей точки и центра распространения между плитами Кокос и Наска пытается объяснить хребты на обеих плитах; раскол между хребтами Карнеги и Мальпело и последующая вулканическая активность вдали от горячей точки. За последние 20 миллионов лет произошло восемь основных фаз. [6]
- 19,5–14,5 миллионов лет назад: горячая точка располагалась на плите Наска, образуя объединенный хребет Карнеги и Мальпело. Тип извергнутой лавы представлял собой смесь плюма и истощенной верхней мантии , аналогичную типу лавы, обнаруженной на центральных Галапагосских островах в настоящее время.
- С 14,5 миллионов лет до 12,5 миллионов лет назад: Центр распространения Галапагосских островов переместился на юг, и хребет перекрыл южный край горячей точки. Меньшее количество материала извергается над плитой Наска, что приводит к образованию седловины на хребте Карнеги. Смещение местоположения Галапагосского центра распространения начинает отрывать хребет Мальпело от хребта Карнеги. Большинство горячих точек лавы образуется на плите Кокос, что приводит к образованию хребта Кокос. Образующиеся здесь лавы аналогичны типам извержений западных щитовых вулканов Галапагосских островов, которые преимущественно имеют плюмовый характер.
- От 12 до 11 миллионов лет: горячая точка Галапагосских островов находится под Галапагосским центром распространения. лавы плюмового типа сейчас в изобилии встречаются на Кокосовом хребте.
- 9,5 миллионов лет назад: заканчивается раскол между хребтами Карнеги и Мальпело.
- 5,2–3,5 миллиона лет назад: Центр распространения Галапагосских островов совершил еще один скачок хребта, двигаясь на север, и шлейф, извергающийся теперь на плите Наска, ориентация аналогична нынешней.
- 3,5–2 миллиона лет назад: к северу от Галапагосского центра распространения формируется недолговечный центр распространения с востока на запад. Этот новый разлом терпит неудачу, но приводит к вулканической активности после затопления и последующему образованию острова Кокос и окружающих подводных гор. Вокруг горячей точки преобладают плюмовые лавы.
- 2,6 миллиона лет назад: к северу от горячей точки Галапагосских островов произошел крупный трансформный разлом. Это приводит к широко распространенному вулканизму на севере Галапагосских островов вдоль линеамента Вольфа-Дарвина и вокруг острова Дженовеза . [9]
- Настоящее время: горячая точка Галапагосских островов находится к югу от центра распространения, и существует геохимическая зональность шлейфа.
Химия лавы
[ редактировать ]Анализ радиоактивных изотопов лав на островах архипелага Галапагос и на хребте Карнеги показывает, что существуют четыре основных резервуара магмы, которая смешивается в различных сочетаниях, образуя вулканическую провинцию. [5] [10]
Четыре типа:
- ПЛЮМ – это магма, связанная с самим шлейфом и похожая на магму других океанских островов в Тихом океане. Он имеет характеристики промежуточных соотношений стронция (Sr), неодима (Nd) и свинца (Pb). Лавы PLUME встречаются преимущественно на западе островов, вокруг Фердинандина и островов Изабела , что недалеко от нынешнего положения горячей точки. Лавы PLUME, извергнутые на Фернандине и Исабеле, относительно прохладные. Анализ показывает, что они на 100 градусов холоднее, чем на Гавайях. Причина этого до конца не ясна, но может быть связана с охлаждением литосферы или относительной прохладой мантии при формировании. [7] Затем они обнаруживаются в меньших количествах в форме подковы к северу и югу от центральных островов, смешиваясь с другими водоемами по мере продвижения на восток. Лавы PLUME также встречаются в лавах Галапагосского центра распространения из-за конвекции и смешивания всех этих лав. В верхнюю мантию конвекционные течения приносят мантийный материал под небольшими углами с юга от Галапагосского центра спрединга. Эти конвекционные потоки притягивают некоторое количество магмы типа ШЛЮМ к центру распространения, где она затем извергается. [5] [6]
- DGM - (Обедненная мантия Галапагосских островов), имеет сходные характеристики с базальтами океанских хребтов в Тихом океане и Центром распространения Галапагосских островов. Частичное плавление верхней мантии в результате спредингового центра приведет к тому, что мантийный материал будет обеднен некоторыми соединениями. Он имеет низкое соотношение изотопов Sr и Pb и высокое соотношение Nd. DGM встречается на центральных островах Галапагосских островов, таких как Сантьяго , Санта-Крус , Сан-Кристобаль и Санта-Фе . Он заполняет центр подковы, образованной лавами ПЛЮМА на западе, севере и юге. [5] [10] [11]
- ФЛО — ( Флореана ), характерный для лав этого острова. Считается, что этот резервуар образовался из субдуцированной океанской коры, увлеченной мантийным плюмом. Он имеет повышенное соотношение Sr и Pb и обогащен микроэлементами. [10] [11] FLO связан главным образом с островом Флореана и проявляется в смешении лав на Галапагосских островах вдоль южного архипелага и разбавляется к востоку и северу от него. [10]
- WD – (Вольф Дарвин) уникален для Тихого океана и напоминает материал из системы Индийского океанского хребта. Встречается на островах Вольфа и Дарвина , а также на соединяющих их подводных горах вдоль линеамента Вольфа-Дарвина. Он имеет уникальное соотношение Pb. [10] WD расположен вдоль северной стороны архипелага и сужается к востоку и югу. [5]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Уотсон, Джим (5 мая 1999 г.). « Горячие точки»: мантийные термальные плюмы» . Геологическая служба США . Проверено 21 ноября 2009 г.
- ^ Улик, Кэролайн (8 января 2003 г.). «Фиксированная» горячая точка, образовавшая Гавайи, возможно, не была стационарной, заключают ученые» . Стэнфордский отчет . Проверено 3 апреля 2009 г.
- ^ Перейти обратно: а б Салларес, Валленти (2005). «Коровая сейсмология помогает определить природу аномалий плавления мантии: Вулканическая провинция Галапагосских островов» . Mantleplumes.org . Проверено 21 ноября 2009 г.
- ^ О'Коннор, Джон М. (8 января 2008 г.). «Миграция широко распространенного долгоживущего вулканизма через вулканическую провинцию Галапагосских островов: свидетельства обширной аномалии плавления горячих точек?» . mantleplumes.org . Проверено 21 ноября 2009 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и Mantleplumes.org
- ^ Перейти обратно: а б с д Харпп, Карен С.; Уэнлесс, Вирджиния Д.; Отто, Роберт Х.; Хёрнле, Кай; Вернер, Рейнхард (2005). «Асейсмические хребты Кокос и Карнеги: данные о микроэлементах долгосрочного взаимодействия центров распространения шлейфа» . Журнал петрологии . 46 (1): 109–133. doi : 10.1093/petrology/egh064 .
- ^ Перейти обратно: а б Mantleplumes.org
- ^ Ли, Юн-Сян; Чжао, Сиси; Йоване, Луиджи; Петронотис, Катерина Е.; Гонг, Чжэн; Се, Сийи (1 декабря 2015 г.). «Палеомагнитные ограничения на тектоническую эволюцию зоны субдукции Коста-Рики: новые результаты осадочных последовательностей мест бурения IODP на хребте Кокос» . Геохимия, геофизика, геосистемы . 16 (12): 4479–4493. дои : 10.1002/2015GC006058 . ISSN 1525-2027 .
- ^ Харпп, горячая точка провинции Северные Галапагосские острова возле вулканического хребта.
- ^ Перейти обратно: а б с д и Харпп, Карен; Гейст, Деннис (2006). «Галапагосская плюмология» . Фонд Чарльза Дарвина. Архивировано из оригинала 10 июня 2007 года.
- ^ Перейти обратно: а б Харпп, Карен (2001). «Отслеживание мантийного шлейфа: вариации изотопов и микроэлементов на Галапагосских горах» (PDF) . Геохимия, Геофизика, Геосистемы. Архивировано из оригинала (PDF) 20 июля 2011 года . Проверено 6 апреля 2011 г.
