Внутриплитный вулканизм - Intraplate volcanism

Внутриплитный вулканизм - это вулканизм , происходящий за пределами тектонических плит . Большая часть вулканической активности происходит на краях плит, и среди геологов существует широкий консенсус в отношении того, что эта активность хорошо объясняется теорией тектоники плит . Однако происхождение вулканической активности внутри плит остается спорным.

Механизмы

Механизмы, которые были предложены для объяснения внутриплитного вулканизма, включают мантийные плюмы; нежесткое движение в тектонических плитах (модель плиты); и ударные события . Вероятно, разные механизмы объясняют разные случаи межплитного вулканизма.

Модель с шлейфом

Суперплюма генерируется путем охлаждения процессов в мантии (ЛВЗ = низкоскоростная зона )

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

Гипотеза мантийных плюмов требуется прогрессивные гипотезы разработки , ведущие к вариантным предложениям , таким как мини-шлейфы и пульсирующим шлейфы.

Концепции

Мантийных плюмов были впервые предложены Дж Tuzo Уилсоном в 1963 году и дальнейшее развитие У. Джейсон Морган в 1971 году мантийных плюмов постулируется существование , где горячие скалы зарождается на границе ядра и мантии и поднимается через мантию Земли становится диапир в в земной коре . В частности, концепция о том, что мантийные плюмы фиксированы относительно друг друга и закреплены на границе ядро-мантия, может дать естественное объяснение прогрессирующим во времени цепочкам более старых вулканов, выходящим из некоторых таких горячих точек, таких как Гавайско-Императорская цепь подводных гор . Однако палеомагнитные данные показывают, что мантийные плюмы могут быть связаны с провинциями с большими низкими скоростями сдвига (LLSVP) и действительно перемещаются.

Предлагаются два в значительной степени независимых конвективных процесса:

широкий конвективный поток, связанный с тектоникой плит, вызванный в первую очередь погружением холодных плит литосферы обратно в мантийную астеносферу
мантийный шлейф, вызванный теплообменом через границу ядро-мантия, переносящий тепло вверх в узкой восходящей колонне, и постулируется, что он не зависит от движений плит.

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

Размеры и возникновение грибовидных шлейфов мантии можно легко предсказать с помощью теории переходной нестабильности, разработанной Таном и Торпом. Теория предсказывает грибовидные мантийные шлейфы с головками диаметром около 2000 км, которые имеют критическое время около 830 млн лет для теплового потока центральной мантии 20 мВт / м ² , в то время как время цикла составляет около 2 млрд лет. Количество мантийных плюмов прогнозируется около 17.

Когда голова плюма встречается с основанием литосферы, ожидается, что она уплощается против этого барьера и претерпевает широкомасштабное декомпрессионное плавление с образованием больших объемов базальтовой магмы. Затем он может вырваться на поверхность. Численное моделирование предсказывает, что таяние и извержение произойдут в течение нескольких миллионов лет. Эти извержения связаны с паводковыми базальтами , хотя многие из них происходят в течение гораздо более коротких временных масштабов (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 - единственная провинция, разделенная открытием Южного Атлантического океана. ) и базальтов реки Колумбия Северной Америки. Базальты Мирового океана известны как океанические плато и включают плато Онтонг Ява в западной части Тихого океана и плато Кергелен в Индийском океане.

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

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

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

Химия, тепловой поток и плавление

Гидродинамическое моделирование одного «пальца» неустойчивости Рэлея – Тейлора , возможного механизма образования плюма. В третьем и четвертом кадрах последовательности шлейф образует «шляпку гриба». Обратите внимание, что ядро находится вверху диаграммы, а корка - внизу.

Разрез Земли, показывающий расположение верхней (3) и нижней (5) мантии, D ″ -слоя (6), а также внешнего (7) и внутреннего (9) ядра.

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

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

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

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

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

Нижняя мантия и ядро

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

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

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

Две очень широкие и большие провинции с низкой скоростью сдвига существуют в нижней мантии под Африкой и под центральной частью Тихого океана. Постулируется, что перья поднимаются с их поверхности или с краев. 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.

Доказательства теории

В поддержку мантийных плюмов приводятся различные свидетельства. Существует некоторая путаница в отношении того, что составляет поддержку, поскольку наблюдалась тенденция к переопределению постулируемых характеристик мантийных плюмов после того, как были сделаны наблюдения.

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

Линейные вулканические цепи

Возрастное распределение цепи подводных гор Гавайский-Императорский было объяснено как результат фиксированного, глубоководного шлейфа, поднимающегося в верхнюю мантию, частично плавящегося и вызывающего формирование вулканической цепи по мере того, как плита движется над головой относительно горизонта. исправлен источник шлейфа. Другие «горячие точки» с временем прогрессирующие вулканические цепями позади них включают Реюньон , в Chagos-Лаккадивский хребет , в Луисвилле хребет , на Девяносто Иста - Ридж и Кергелен , Тристан и Йеллоустон .

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

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

Благородный газ и другие изотопы

Гелий-3 - это первичный изотоп, образовавшийся в результате Большого взрыва . Производится очень мало, и с тех пор другие процессы добавили к Земле немногое. 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 космос. Таким образом, Земля постепенно истощается по гелию, и ³ He не заменяется, как ⁴ He. В результате соотношение ³ He / ⁴ He на Земле со временем уменьшилось.

Необычно высокие ³ He / ⁴ He наблюдались в некоторых, но не во всех "горячих точках". В теории мантийных плюмов это объясняется тем, что плюмы выходят из глубокого первичного резервуара в нижней мантии, где первоначальные высокие отношения ³ He / ⁴ He сохранялись на протяжении всего геологического времени. В контексте гипотезы платформы высокие отношения объясняются сохранением старого материала в мелкой мантии. Древнее высокое соотношение ³ He / ⁴ He было бы особенно легко сохранить в материалах без U или Th, поэтому ⁴ He не добавлялся с течением времени. Оливин и дунит , обнаруженные в субдуцированной коре, являются материалами этого типа.

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

Геофизические аномалии

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

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

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

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

Изображения сейсмической томографии приводятся в качестве доказательства наличия ряда мантийных плюмов в мантии Земли. Тем не менее, ведутся активные дискуссии о том, надежно ли разрешены изображенные структуры и соответствуют ли они столбам горячей поднимающейся породы.

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

Геохимия

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

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

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

Базальты океанических островов также относительно обогащены неподвижными элементами по сравнению с водоподвижными элементами. Это и другие наблюдения были интерпретированы как указание на то, что отчетливая геохимическая характеристика базальтов океанических островов является результатом включения компонента субдуцированного материала плит. Это должно было быть переработано в мантии, затем переплавлено и включено в изверженные лавы. В контексте гипотезы плюма постулируется, что субдуцированные плиты были погружены вниз до границы ядро-мантия и перенесены обратно на поверхность поднимающимися плюмами. В гипотезе плит предполагается, что плиты были переработаны на более мелких 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 океанических островов.

Сейсмология

В 2015 году, основываясь на данных 273 сильных землетрясений, исследователи составили модель, основанную на томографии полной формы волны , для которой потребовалось 3 миллиона часов суперкомпьютерного времени. Из-за вычислительных ограничений высокочастотные данные по-прежнему нельзя было использовать, а сейсмические данные по большей части морского дна оставались недоступными. Тем не менее, вертикальные шлейфы, температура которых на 400 ° C выше, чем окружающая скала, были визуализированы во многих горячих точках, включая Питкэрн , Макдональд , Самоа , Таити , Маркизские острова , Галапагосские острова , Кабо-Верде и Канарские острова . Они простирались почти вертикально от границы ядро-мантия (глубина 2900 км) до возможного слоя сдвига и изгиба на 1000 км. Их можно было обнаружить, потому что 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, менее четко связаны с мантийными особенностями в модели.

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

Предлагаемые места расположения мантийного плюма

Пример местоположения шлейфа, предложенный одной недавней группой. Рисунок из Foulger (2010).

Было высказано предположение, что под мантийными шлейфами лежат многие различные места, и ученые не могут прийти к единому мнению об окончательном списке. Некоторые ученые предполагают, что существует несколько десятков шлейфов, тогда как другие предполагают, что их нет. Теория была действительно вдохновлена системой гавайских вулканов. Гавайи - это большое вулканическое сооружение в центре Тихого океана, вдали от границ плит. Его регулярная, прогрессирующая во времени цепочка островов и подводных гор на первый взгляд хорошо согласуется с теорией плюмов. Однако это почти уникальное явление на Земле, поскольку ничего более экстремального не существует больше нигде. Вторым наиболее сильным кандидатом на расположение плюма часто называют Исландию, но, по мнению противников гипотезы плюма, его массивный характер можно объяснить тектоническими силами плит вдоль центра спрединга в Средней Атлантике.

Мантийные плюмы были предложены как источник паводковых базальтов . Эти чрезвычайно быстрые, масштабные извержения базальтовых магм периодически формируются континентальные наводнения базальтовых провинций на сушу и на океанических плато в океанических бассейнах, такие как Декан ловушки , в сибирских траппах на Кару-Ferrar траппы из Гондвана , и самых больших известных континентальные паводковые базальты, Центральноатлантическая магматическая провинция (CAMP).

Многие события, связанные с континентальным паводком, 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 , как объяснить все такое вулканизм. Это потребовало прогрессивной разработки гипотез, приводящей к различным предложениям, таким как мини-шлейфы и пульсирующие шлейфы. Другой гипотезой для необычных вулканических регионов является теория плит . Это предполагает более мелкую, пассивную утечку магмы из мантии на поверхность Земли, где это позволяет расширение литосферы, приписывая большую часть вулканизма тектоническим процессам плит, а вулканы находятся далеко от границ плит в результате внутриплитного расширения.

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

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

Изменения конфигурации границ плит .
Вертикальные движения.
Термическое сжатие.

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

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

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

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

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

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

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

Расширение литосферы позволяет ранее существовавшему расплаву в коре и мантии выходить на поверхность. Если растяжение является серьезным и истончает литосферу до такой степени, что астеносфера поднимается, то дополнительный расплав образуется за счет декомпрессионного апвеллинга.

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

Истоки теории пластин

Разработанная в конце 1960-х и 1970-х годах тектоника плит дала элегантное объяснение большей части вулканической активности Земли. На границах распространения, где плиты раздвигаются, астеносфера распадается и тает, образуя новую океаническую кору . В зонах субдукции плиты океанической коры опускаются в мантию, дегидратируют и выделяют летучие вещества, которые понижают температуру плавления и приводят к образованию вулканических дуг и расширений задней дуги . Однако несколько вулканических провинций не вписываются в эту простую картину и традиционно считались исключительными случаями, требующими не тектонического объяснения плит.

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 конвективных ячеек. В начале 1970-х годов идея Вильсона была возрождена американским геофизиком У. Джейсоном Морганом . Чтобы учесть долгоживущий запас магмы, который, по-видимому, требовался в некоторых вулканических регионах, Морган изменил гипотезу, переместив источник в тепловой пограничный слой . Из-за предполагаемой неподвижности некоторых вулканических источников относительно плит он предположил, что эта тепловая граница была глубже, чем конвектирующая верхняя мантия, по которой движутся плиты, и расположил ее на границе ядро-мантия , на 3000 км ниже поверхности. Он предположил, что узкие конвекционные потоки поднимаются из неподвижных точек на этой тепловой границе и образуют каналы, по которым аномально горячий материал переносится на поверхность.

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

Вышеупомянутые проблемы вдохновили растущее число геофизиков, во главе с американским геофизиком Доном Л. Андерсоном и британским геофизиком Джиллиан Р. Фулджер , на поиск других объяснений вулканической активности, которую трудно объяснить тектоникой плит. Вместо того, чтобы вводить другую постороннюю теорию, эти объяснения существенно расширяют сферу тектоники плит таким образом, чтобы можно было приспособиться к вулканической активности, которая ранее считалась выходящей за рамки ее компетенции. Ключевым изменением базовой тектонической модели плит здесь является ослабление предположения о жесткости плит. Это означает, что расширение литосферы происходит не только на границах расширяющихся плит, но и во внутренних частях плит - явление, которое хорошо подтверждается как теоретически, так и эмпирически.

За последние два десятилетия теория плит превратилась в сплоченную исследовательскую программу, привлекающую многих приверженцев и занимающую исследователей в нескольких разделах наук о Земле . Он также был в центре внимания нескольких международных конференций и многих рецензируемых статей и является предметом двух крупных отредактированных томов Геологического общества Америки и учебника.

С 2003 года обсуждение и развитие теории плит поддерживается веб-сайтом mantleplumes.org , размещенным в Даремском университете (Великобритания) , крупным международным форумом с участием геофизиков, работающих в самых разных областях .

Литосферное расширение

Расширение литосферы в глобальном масштабе является необходимым следствием незамкнутости цепей движения плит и эквивалентно дополнительной медленно расширяющейся границе. Расширение в основном является результатом следующих трех процессов.

Изменения конфигурации границ плит. Это может быть результатом различных процессов, включая образование или аннигиляцию плит и границ и откат плиты (вертикальное опускание погружающихся плит, вызывающее перемещение траншей в океан).
Вертикальные движения, возникающие в результате расслоения нижней коры и мантийной литосферы и изостатического регулирования после эрозии , орогении или таяния ледяных шапок .
Тепловое сжатие, которое составляет наибольшую величину на больших плитах, таких как Тихий океан .

Расширение в результате этих процессов проявляется в различных структурах, включая континентальные рифтовые зоны (например, Восточно-Африканский рифт ), границы диффузных океанических плит (например, Исландия ), континентальные задуговые области растяжения (например, Провинция бассейна и хребта в Западная часть США ), океанические задуговые бассейны (например, бассейн Мануса в море Бисмарка у Папуа-Новой Гвинеи ), преддуговые регионы (например, западная часть Тихого океана) и континентальные регионы, подвергающиеся расслоению литосферы (например, Новая Зеландия ) .

Континентальный разрыв начинается с рифтинга. Когда растяжение является постоянным и полностью компенсируется магмой от астеносферного апвеллинга, образуется океаническая кора, и рифт становится границей расширяющейся плиты. Если расширение является изолированным и эфемерным, оно классифицируется как внутрипластинное. Рифтинг может происходить как в океанической, так и в континентальной коре и колеблется от незначительных до величин, приближающихся к тем, которые наблюдаются на границах спрединга. Все может породить магматизм.

В северо-восточной части Атлантического океана наблюдаются различные экстенсиональные стили. Континентальный рифтогенез начался в позднем палеозое и сопровождался катастрофической дестабилизацией в позднем меловом и раннем палеоцене . Последнее, возможно, было вызвано откатом альпийской плиты, который вызвал расширение по всей Европе. Более серьезный рифтогенез произошел вдоль Каледонского шва, зоны ранее существовавшей слабости, где океан Япет закрылся около 420 млн лет назад . Когда расширение стало локализованным, океаническая кора начала формироваться около 54 млн лет назад, при этом диффузное расширение продолжалось вокруг Исландии.

Некоторые внутриконтинентальные рифты по сути являются провалившимися осями разрыва континентов, а некоторые из них образуют тройные стыки с границами плит. Например, Восточноафриканский рифт образует тройное соединение с Красным морем и Аденским заливом , оба из которых достигли стадии распространения на морском дне. Точно так же Среднеамериканский рифт представляет собой два рукава тройного сочленения вместе с третьим, которое отделяло Амазонский кратон от Лаврентии около 1,1 млрд лет назад .

Разнообразная вулканическая активность, возникшая в результате расширения литосферы, произошла на всей территории западных Соединенных Штатов. В Каскадных Вулканах являются задуговой вулканической цепью простирается от Британской Колумбии до Северной Калифорнии . Расширение задней дуги продолжается на восток в провинции бассейнов и хребтов , с мелкомасштабным вулканизмом, распространенным по всему региону.

Тихоокеанская плита является крупнейшей тектонической плитой на Земле, покрывая около одной трети поверхности Земли. Он подвергается значительному растяжению и деформации сдвига из-за термического сжатия литосферы. Shear деформация максимальна в области между Самоа и пасхальными микроплитами , областью изобилует вулканические провинции , такие как Кук - Австральная цепь, Маркизский и общество острова , тем Туамоту , тем Фука и Пукапук хребты и остров Питкэрн .

Источник магмы

Кадр из быстрой анимации, показывающей пространственное и временное распределение вулканизма на западе США за последние 65 миллионов лет - анимацию можно посмотреть на сайте navdat.org (второе изображение сверху). Красные линии: границы океанических плит. Пунктирная пурпурная линия: желоб Тихий океан-Фараллон. Сплошная пурпурная линия: преобразование Сан-Андреаса.

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, поставляемого апвеллингом при декомпрессии. Последнее зависит от трех факторов: а) мощности литосферы; (б) размер продления; и (c) плавкость и температура источника.

Как в коре, так и в мантии имеется большое количество ранее существовавшего расплава. В земной коре расплав хранится под действующими вулканами в неглубоких резервуарах, которые подпитываются более глубокими. Считается, что в астеносфере небольшое количество частичного расплава создает слабый слой, который действует как смазка для движения тектонических плит. Наличием ранее существовавшее в расплаве означает , что магматизм может произойти даже в тех районах , где литосферное расширение является скромным , такими как Камерун и Питкэрн - Гамбие вулканических линии.

Скорость образования магмы в результате декомпрессии астеносферы зависит от того, насколько высоко астеносфера может подняться, что, в свою очередь, зависит от толщины литосферы. Из численного моделирования очевидно, что образование расплава в крупнейших паводковых базальтах не может происходить одновременно с его внедрением. Это означает, что расплав формируется в течение более длительного периода, хранится в резервуарах, которые, скорее всего, находятся 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 толстая литосфера осталась нетронутой во время магматизма большого объема, поэтому можно исключить декомпрессионный апвеллинг в требуемом масштабе, подразумевая, что большие объемы магмы должны были существовать раньше.

Если растяжение является серьезным и приводит к значительному истончению литосферы, астеносфера может подняться на небольшие глубины, вызывая декомпрессионное плавление и производя большие объемы расплава. На срединно-океанических хребтах, где литосфера тонкая, декомпрессионный апвеллинг производит умеренную скорость магматизма. Тот же процесс может также вызвать магматизм небольшого объема на медленно расширяющихся континентальных рифтах или рядом с ними. Толщина литосферы под континентами достигает 200 км. Если литосфера такой толщины подвергнется серьезному и постоянному растяжению, она может разорваться, и астеносфера может подняться на поверхность, производя десятки миллионов кубических километров расплава вдоль осей длиной в сотни километров. Это произошло, например, во время открытия Северной Атлантики, когда астеносфера поднялась от основания литосферы Пангеи на поверхность.

Примеры

Подавляющее большинство вулканических провинций, которые считаются аномальными в контексте тектоники жестких плит, теперь объяснены с помощью теории плит. Типовые примеры этого вида вулканической активности - Исландия , Йеллоустон и Гавайи . Исландия является типичным примером вулканической аномалии, расположенной на границе плиты. Йеллоустон, вместе с равниной Восточной Снейк-Ривер к западу, является типичным примером внутриконтинентальной вулканической аномалии. Гавайи, наряду с связанной с ними цепью подводных гор Гавайи -Император , являются типичным примером внутриокеанской вулканической аномалии.

Исландия

Региональная карта Северо-Восточной Атлантики. Батиметрия показана цветом; топография земли серым цветом. RR: хребет Рейкьянес; КР: хребет Кольбейнси; JMMC: Jan Mayen Microcontinent; AR: Эгирский хребет; ФИ: Фарерские острова. Красные линии: границы каледонского орогена и связанных с ним надвигов, пунктирные линии экстраполированы на более молодой Атлантический океан.

Исландия представляет собой базальтовый щит высотой 1 км и размером 450x300 км на срединно-океаническом хребте в северо-восточной части Атлантического океана. Он включает более 100 действующих или потухших вулканов и широко изучается учеными Земли в течение нескольких десятилетий.

Исландию следует понимать в контексте более широкой структуры и тектонической истории северо-восточной Атлантики . Северо-восточная Атлантика сформировалась в раннем кайнозое, когда после продолжительного периода рифтинга Гренландия отделилась от Евразии, когда Пангея начала распадаться. К северу от нынешнего местоположения Исландии ось раскола распространялась на юг вдоль Каледонского шва. Южнее ось распада шла 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 сформировала Исландский микроконтинент, который подвергся диффузному растяжению и сдвигу вдоль нескольких ориентированных на север осей рифтов , а базальтовые лавы образовались внутри и на растянутой континентальной коре. Этот тип расширения сохраняется в параллельных рифтовых зонах, которые часто вымирают и заменяются новыми.

Эта модель объясняет несколько отличительных характеристик региона:

Сохранение субаэрального сухопутного моста из Гренландии на Фарерские острова, который был разрушен, когда северо-восточная Атлантика была шириной около 1000 км, более старые части которой теперь образуют неглубокую подводную гряду.
Неустойчивость и разобщенность хребтов распространения на север и юг. На севере хребет Эгир вымер около 31–28 млн лет назад, а его расширение перешло в хребет Кольбейнси примерно в 400 км к западу. В хребте Рейкьянес к югу, после примерно 16 миллионов лет распространения перпендикулярно простиранию хребта, направление расширения изменилось, и хребет превратился в систему преобразования хребта, которая позже переместилась на восток.
Свойства коры под Гренландско-Исландско-Фарерским хребтом. Мощность коры здесь в основном 30–40 км. Сочетание низкой скорости сейсмических волн и высокой плотности не позволяет классифицировать их как толстую океаническую кору и вместо этого указывает на то, что это континентальная кора, раздутая магмой. Это предполагает, что Исландия является результатом постоянного расширения континентальной коры, которая структурно сопротивлялась продолжающемуся распространению новых океанических хребтов. В результате континентальное расширение продолжалось исключительно долгий период и еще не уступило место истинному расширению океана. Производство расплава аналогично соседним срединно-океаническим хребтам, которые образуют океаническую кору толщиной около 10 км, хотя под Исландией, вместо того, чтобы формировать океаническую кору, расплав располагается внутри и поверх растянутой континентальной коры.
Необычная петрология и геохимия Исландии, которая составляет около 10% кремнезема и промежуточного состава, с геохимией, подобной таким базальтам паводков, как Кару и Декан, которые претерпели кремниевую ассимиляцию или загрязнение континентальной корой.

Йеллоустон

Геологическая карта северо-запада США, показывающая разломы бассейнов и хребтов, а также базальты и риолиты <17 млн лет назад. Синие линии представляют собой приблизительные контуры возраста кремневых вулканических центров на восточной равнине Снейк-Ривер и одновременную тенденцию противоположно распространяющегося кислого вулканизма в центральном Орегоне.

Йеллоустон и Восточная равнина реки Снейк на западе образуют пояс больших кислых кальдерных вулканов, которые постепенно становятся моложе к востоку, достигая высшей точки в ныне действующей Йеллоустонской кальдере на северо-западе Вайоминга . Однако пояс покрыт базальтовыми лавами, которые не изменяются во времени. Поскольку он расположен в континентальной части, он был тщательно изучен, хотя исследования в основном состояли из сейсмологии и геохимии, направленных на обнаружение источников глубоко в мантии. Эти методы не подходят для развития теории плит, согласно которой вулканизм связан с процессами на небольшой глубине.

Как и в случае с Исландией, вулканизм в регионе Йеллоустонской равнины Восточной Снейк-Ривер 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, начавшуюся около 17 млн лет назад. Изменение границы плиты от субдукции к растяжению, вызванному сдвигом, на западе США. Это вызвало широкое распространение вулканизма, начиная с группы базальтов реки Колумбия, которая прорвалась через 250-километровую зону даек, которая расширила кору на несколько километров. Затем в результате нормальных разломов образовалась провинция Бассейн и Хребет, вызвавшая рассеянный вулканизм с особенно обильными извержениями в трех восточно-западных зонах: Йеллоустоун-Восточная равнина Снейк-Ривер, Валлес и вулканические зоны Сент-Джордж. По сравнению с другими, зона Йеллоустонской равнины Восточной Снейк-Ривер считается необычной из-за ее прогрессирующей во времени цепи кремневых вулканов и поразительных геотермальных особенностей.

Кремниевый состав вулканов указывает на более низкий коровый источник. Если вулканизм возник в результате расширения литосферы, то расширение вдоль зоны Йеллоустонской и Восточной равнины Снейк-Ривер должно было мигрировать с запада на восток в течение последних 17 миллионов лет. Есть доказательства, что это так. Ускоренное движение близлежащих сбросов, что указывает на расширение в провинции Бассейн и хребет, мигрирует на восток одновременно с миграцией кремнистого вулканизма. Это подтверждается измерениями недавней деформации по данным GPS-съемки, которая обнаруживает наиболее интенсивные зоны растяжения в провинции Бассейн и Хребет на Дальнем Востоке и Дальнем Западе и небольшую протяженность в центральной части на 500 км. Таким образом, зона Йеллоустоун-Восточной равнины реки Снейк, вероятно, отражает локус расширения, который мигрировал с запада на восток. Это также подтверждается аналогичным кремниевым магматизмом, вызванным растяжением, в других местах на западе Соединенных Штатов, например, в горячих источниках Косо и кальдере Лонг-Вэлли в Калифорнии.

Этот стойкий базальтовый вулканизм является результатом одновременного расширения по всей длине зоны Йеллоустонской равнины Восточной Снейк-Ривер, что очевидно из измерений GPS, записанных между 1987 и 2003 годами, которые фиксируют расширение как на север, так и на юг зоны. Свидетельства исторического расширения можно найти в ориентированных на северо-запад рифтовых зонах с питанием дайками, ответственных за базальтовые потоки. Аналогия с аналогичной вулканической активностью в Исландии и на срединно-океанических хребтах указывает на то, что периоды расширения кратковременны и, таким образом, базальтовый вулканизм вдоль зоны Йеллоустонской равнины Восточной Змеиной реки происходит в виде коротких всплесков активности между длительными периодами бездействия.

Гавайи

Известно, что вулканическую систему Гавайи-Император сложно изучать. Он находится в тысячах километров от любого крупного континентального массива и окружен глубоким океаном, очень немногие из них находится над уровнем моря, и он покрыт толстым базальтом, который скрывает его более глубокую структуру. Он находится в пределах мелового Magnetic Зона покоя , относительно длительного периода нормальной полярности в магнитном поле Земли , так вариация возраста в литосфере трудно определить с точностью. Реконструкция тектонической истории Тихого океана в более общем плане проблематична, потому что более ранние плиты и границы плит, включая спрединговый хребет, где начиналась цепь Императора, были субдуцированы. Из-за этих проблем геологам еще предстоит разработать полностью разработанную теорию происхождения системы, которая может быть положительно проверена.

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

Положение Гавайских островов почти точно в геометрическом центре Тихоокеанской плиты, то есть в средней точке линии, разделяющей западную часть Тихого океана, которая окружена в основном зонами субдукции, и восточную часть Тихого океана, которая окружена в основном расширяющимися хребтами.
Увеличивающийся объем расплава. За последние 50 миллионов лет скорость образования расплава увеличилась с всего лишь 0,001 км³ в год до 0,25 км³ в год, то есть примерно в 250 раз. Текущий уровень магматизма, ответственного за образование Большого острова, находится в действии. всего за 2 миллиона лет.
Отсутствие движения вулканического центра относительно геомагнитного полюса и геометрии Тихоокеанской плиты в течение примерно 50 миллионов лет.
Непрерывность гавайской цепи с цепью Emperor через «изгиб» 60 °. Последний сформировался в течение 30 миллионов лет, в течение которого вулканический центр мигрировал на юго-юго-восток. Миграция прекратилась в начале гавайской цепи. Изгиб 60 ° не может быть объяснен изменением направления пластины, потому что такого изменения не произошло.

Отсутствие каких-либо региональных аномалий теплового потока, обнаруженных вокруг потухших островов и подводных гор, указывает на то, что вулканы являются местными термальными объектами. Согласно теории плит, гавайско-императорская система сформировалась в области расширения Тихоокеанской плиты. Растяжение пластины является следствием деформации на границах пластины, теплового сжатия и изостатического регулирования. Растяжение возникло на хребте около 80 млн лет назад. Поле напряжений плиты эволюционировало в течение следующих 30 миллионов лет, в результате чего область растяжения и, как следствие, вулканизма мигрировала на юго-юго-восток. Около 50 млн лет 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, когда плита пересекла почти стационарную область растяжения.

Возрастающая скорость вулканической активности в системе Гавайских островов Императора отражает наличие расплава в коре и мантии. Самые старые вулканы в цепи Император сформировались на молодой и, следовательно, тонкой океанической литосфере. Размер подводных гор увеличивается с возрастом морского дна, что указывает на то, что доступность расплава увеличивается с увеличением толщины литосферы. Это говорит о том, что декомпрессионное плавление может вносить свой вклад, поскольку ожидается, что оно будет увеличиваться с увеличением толщины литосферы. Значительное увеличение магматизма в течение последних 2 миллионов лет указывает на значительное увеличение доступности расплава, подразумевая, что стал доступным либо более крупный резервуар уже существующего расплава, либо область исключительно плавкого источника. Петрологические и геохимические данные свидетельствуют о том, что этим источником может быть старая метаморфизованная океаническая кора в астеносфере, высокоплавкий материал, который может производить гораздо большие объемы магмы, чем мантийные породы.

Гипотеза воздействия

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

Сравнение гипотез

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

Для горячей точки на Гавайях длиннопериодная сейсмическая дифракционная томография на объемных волнах предоставила доказательства того, что причиной этого является мантийный шлейф, как это было предложено еще в 1971 году. Для горячей точки Йеллоустоун сейсмологические данные начали сходиться с 2011 года в поддержку модели шлейфа. согласно заключению Джеймса и др., «мы предпочитаем нижний мантийный шлейф как источник очага Йеллоустоуна». Данные, полученные с помощью программы Earthscope , собирающей сейсмические данные с высоким разрешением по всей прилегающей территории Соединенных Штатов , ускорили признание плюма, лежащего под Йеллоустоуном.

Хотя есть веские доказательства того, что по крайней мере два глубоких мантийных плюма поднимаются до границы ядро-мантия, подтверждение того, что другие гипотезы могут быть отклонены, может потребовать аналогичных томографических доказательств для других горячих точек.

Смотрите также

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

использованная литература

дальнейшее чтение

Андерсон, DL (2001). «Нисходящая тектоника» . Наука . 293 (5537): 2016–2018. DOI : 10.1126 / science.1065448 . PMID 11557870 . S2CID 19972709 .

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

Кристиансен, Р.Л .; Foulger, GR; Эванс, младший (2002). «Верхнемантийное происхождение горячей точки Йеллоустоун» . Бюллетень GSA . 114 (10): 1245–1256. Bibcode : 2002GSAB..114.1245C . DOI : 10.1130 / 0016-7606 (2002) 114 <1245: UMOOTY> 2.0.CO; 2 .

Foulger, GR (2007). «Пластинчатая модель генезиса аномалий плавления». В Foulger, GR; Джерди, DM (ред.). Пластины, плюмы и планетные процессы: Специальный доклад Геологического общества Америки 430 . Геологическое общество Америки. С. 1–28. ISBN 978-0813724300.

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

Фулже, GR (2020). «Пластинчатая теория вулканизма» . MantlePlumes.org . Проверено 10 декабря 2020 .

Foulger, GR (2021). «Теория плит для вулканизма». В Alderton, D .; Элиас, С.А. (ред.). Энциклопедия геологии (второе изд.). Академик Пресс, Оксфорд. С. 879–890. DOI : 10.1016 / B978-0-08-102908-4.00105-3 . ISBN 9780081029091. S2CID 226685034 .

Foulger, GR; Натланд, JH (2003). "Является ли" горячая точка "вулканизма следствием тектоники плит?" . Наука . 300 (5621): 921–922. DOI : 10.1126 / science.1083376 . PMID 12738845 . S2CID 44911298 .

Гамильтон, Всемирный банк (2011). «Тектоника плит началась в неопротерозое, и плюмы из глубокой мантии никогда не действовали» . Lithos . 123 (1–4): 1–20. Bibcode : 2011Litho.123 .... 1H . DOI : 10.1016 / j.lithos.2010.12.007 .

Иванов, А. (2007). «Оценка различных моделей происхождения сибирских ловушек». В Foulger, G., GR; Джерди, DM (ред.). Пластины, плюмы и планетные процессы: Специальный доклад Геологического общества Америки 430 . 430 . Геологическое общество Америки. С. 669–692. DOI : 10,1130 / 2007,2430 (31) . ISBN 9780813724300.

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

Лустрино, М. (2016). «(Более) пятидесяти оттенков перьев». In Calcaterra, D .; Mazzoli, S .; Петти, FM; Carmina, B .; Зуккари, А. (ред.). Науки о Земле на меняющейся планете: уроки прошлого, изучение будущего. 88-й национальный конгресс Итальянского геологического общества . Геологическое общество Италии. п. 235. DOI : 10,13140 / RG.2.2.10244.12165 .

Мейбом, А .; Андерсон, DL; Сон, NH; Frei, R .; Чемберлен, CP; Hren, MT; Деревянный, JL (2003). «Являются ли высокие отношения 3He / 4He в океанических базальтах индикатором компонентов глубоководного плюма?» . Письма о Земле и планетологии . 208 (3–4): 197–204. Bibcode : 2003E и PSL.208..197M . DOI : 10.1016 / S0012-821X (03) 00038-4 .

Мур, А .; Бленкинсоп, Т .; Коттерилл, Ф. (2008). «Контроль над щелочным вулканизмом после Гондваны в Южной Африке» . Письма о Земле и планетологии . 268 (1-2): 151–164. Bibcode : 2008E и PSL.268..151M . DOI : 10.1016 / j.epsl.2008.01.007 .

Натланд, JH; Зимовщик, Е.Л. (2005). «Контроль трещин на вулканических действиях в Тихом океане». В Foulger, GR; Натланд, JH; Пресналл, округ Колумбия; Андерсон, DL (ред.). Пластины, шлейфы и парадигмы: Специальный доклад Геологического общества Америки 388 . Геологическое общество Америки. С. 687–710. DOI : 10.1130 / 0-8137-2388-4.687 . ISBN 9780813723884.

Ню, Ю. (2009). «Некоторые основные концепции и проблемы петрогенезиса базальтов внутриплитных океанических островов» . Китайский научный бюллетень . 54 (22): 4148–4160. Bibcode : 2009ChSBu..54.4148N . DOI : 10.1007 / s11434-009-0668-3 . S2CID 55429423 .

Peace, AL; Foulger, GR; Schiffer, C .; Маккаффри, KJW (2017). "Эволюция Лабрадорского моря-Баффинова залива: процессы плиты или плюма?" . Геонауки Канады . 44 (3): 91–102. DOI : 10,12789 / geocanj.2017.44.120 .

Presnall, D .; Гудфиннссон, Г. (2011). «Океанический вулканизм из низкоскоростной зоны - без мантийных плюмов» . Журнал петрологии . 52 (7–8): 1533–1546. DOI : 10.1093 / петрологии / egq093 .

Шет, ХК (2005). «Были ли базальты Деканского паводка частично образованными из древней океанической коры в континентальной литосфере Индии?» . Гондванские исследования . 8 (2): 109–127. Bibcode : 2005GondR ... 8..109S . DOI : 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. Bibcode : 1999ESRv ... 48..135S . DOI : 10.1016 / S0012-8252 (99) 00049-5 .

ван Вейк, JW; Huismans, RS; Ter Voorde, M .; Cloetingh, SAPL (2001). «Образование расплава на окраинах вулканического континента: нет необходимости в мантийном плюме?» . Письма о геофизических исследованиях . 28 (20): 3995–3998. Bibcode : 2001GeoRL..28.3995V . DOI : 10.1029 / 2000GL012848 .

Фогт, PR; Юнг, Вайоминг. (2007). «Происхождение вулканов Бермудских островов и Бермудского поднятия: история, наблюдения, модели и загадки». В Foulger, G., GR; Джерди, DM (ред.). Пластины, плюмы и планетные процессы: Специальный доклад Геологического общества Америки 430 . Геологическое общество Америки. С. 553–592. DOI : 10,1130 / 2007,2430 (27) . ISBN 9780813724300.

Languages

In other projects