stringtranslate.com

Горячая точка (геология)

Диаграмма, показывающая поперечное сечение Земли в горячей точке на Гавайях. Магма , зародившаяся в мантии , поднимается в астеносферу и литосферу . Цепь вулканов создается по мере движения литосферы над источником магмы.

В геологии горячие точки (или горячие точки ) — это вулканические участки, которые , как полагают, питаются подстилающей мантией , которая аномально горячая по сравнению с окружающей мантией. [1] Примеры включают горячие точки на Гавайях , в Исландии и Йеллоустоуне . Положение горячей точки на поверхности Земли не зависит от границ тектонических плит , поэтому горячие точки могут создавать цепочки вулканов, когда плиты движутся над ними.

Есть две гипотезы , которые пытаются объяснить их происхождение. Один из них предполагает, что горячие точки возникают из-за мантийных плюмов , которые поднимаются в виде термических диапиров от границы ядро-мантия. [2] Альтернативная теория плит заключается в том, что мантийный источник под горячей точкой не является аномально горячим, а кора над ней необычно слабая или тонкая, так что расширение литосферы допускает пассивный подъем расплава с небольших глубин. [3] [4]

Источник

Схематическая диаграмма, показывающая физические процессы внутри Земли, которые приводят к образованию магмы. Частичное плавление начинается выше точки плавления.
Карта, показывающая приблизительное расположение многих нынешних горячих точек и взаимосвязь с современными тектоническими плитами, их границами и векторами движения.

Истоки концепции горячих точек лежат в работах Дж. Тузо Уилсона , который в 1963 году постулировал, что образование Гавайских островов произошло в результате медленного движения тектонической плиты по горячей области под поверхностью. [5] Позже было высказано предположение, что горячие точки питаются потоками горячей мантии , поднимающимися от границы ядра и мантии Земли в структуре, называемой мантийным плюмом . [6] Существуют или нет такие мантийные шлейфы, это предмет серьезных споров в науках о Земле, [4] [7] , но сейчас существуют сейсмические изображения, соответствующие развивающейся теории. [8]

В любом месте, где вулканизм не связан с конструктивным или деструктивным краем плит, для объяснения его происхождения использовалась концепция горячей точки. Обзорная статья Courtillot et al. [9] в списке возможных горячих точек проводится различие между первичными горячими точками, происходящими из глубин мантии, и вторичными горячими точками, возникшими из мантийных плюмов. Первичные горячие точки берут начало на границе ядра и мантии и создают крупные вулканические провинции с линейными следами (остров Пасхи, Исландия, Гавайи, Афар, Луисвилл, Реюньон и Тристан подтверждены; вероятны Галапагосские острова, Кергелен и Маркерсас). Вторичные горячие точки возникают на границе верхней и нижней мантии и образуют не крупные вулканические провинции, а цепочки островов (Самоа, Таити, Кук, Питкэрн, Кэролайн, Макдональд подтверждены, возможно еще около 20). Другие потенциальные горячие точки являются результатом неглубокого выхода на поверхность мантийного материала в областях разрушения литосферы, вызванного напряжением, и, таким образом, представляют собой совершенно другой тип вулканизма.

Оценки числа горячих точек, которые, как предполагается, питаются мантийными плюмами, варьируются от 20 до нескольких тысяч, при этом большинство геологов считают, что существует несколько десятков. [8] Гавайи , Реюньон , Йеллоустоун , Галапагосы и Исландия — одни из наиболее активных вулканических регионов, к которым применяется эта гипотеза. Шлейфы, изображенные на сегодняшний день, сильно различаются по ширине и другим характеристикам, а также наклонены и не являются простыми, относительно узкими и чисто термальными шлейфами, которые многие ожидали. [8] Только один (Йеллоустонский) до сих пор последовательно моделировался и отображался от глубокой мантии до поверхности. [8]

Состав

Большинство горячих вулканов являются базальтовыми (например, Гавайи , Таити ). В результате они менее взрывоопасны, чем вулканы зоны субдукции , в которых вода задерживается под перекрывающей плитой. Там, где горячие точки встречаются в континентальных регионах , базальтовая магма поднимается через континентальную кору, которая плавится, образуя риолиты . Эти риолиты могут образовывать сильные извержения. [10] [11] Например, Йеллоустонская кальдера образовалась в результате самых мощных вулканических извержений в геологической истории. Однако при полном извержении риолита могут последовать извержения базальтовой магмы, поднимающейся через те же литосферные трещины (трещины в литосфере). Примером этой деятельности является хребет Ильгачуз в Британской Колумбии, который образовался в результате ранней сложной серии извержений трахитов и риолитов и позднего выдавливания последовательности потоков базальтовой лавы. [12]

Гипотеза «горячих точек» теперь тесно связана с гипотезой мантийного плюма . [13] [8] Детальные композиционные исследования, которые теперь возможны на горячих точках базальтов, позволили связать образцы на более обширных территориях, что часто подразумевается в более поздней гипотезе, [14] и ее разработках в области сейсмических изображений. [8]

Контраст с островными дугами зоны субдукции.

Считается, что горячие точки вулканов имеют принципиально иное происхождение, чем вулканы островных дуг . Последние формируются над зонами субдукции , на границах сближающихся плит. Когда одна океаническая плита встречается с другой, более плотная плита опускается вниз, в глубокую океанскую впадину. Эта плита, когда она погружается, высвобождает воду в основание вышележащей плиты, и эта вода смешивается с породой, изменяя таким образом ее состав, заставляя часть породы таять и подниматься. Именно оно питает цепь вулканов, например , на Алеутских островах недалеко от Аляски .

Горячие вулканические цепи

За миллионы лет Тихоокеанская плита переместилась над горячей точкой Гавайских островов , образовав след подводных гор , простирающийся через Тихий океан.
Килауэа — самый активный щитовой вулкан в мире. Вулкан извергался с 1983 по 2018 год и является частью Гавайско-Императорской цепи подводных гор .
Мауна-Лоа – крупный щитовой вулкан. Его последнее извержение произошло в 2022 году , и оно является частью цепи подводных гор Гавайско-Императорская .
Подводная гора Боуи — спящий подводный вулкан, входящий в цепь подводных гор Кадьяк-Боуи .
Подводная гора Осевая — самая молодая подводная гора в цепи подводных гор Кобб-Эйкельберг . Последнее его извержение произошло в 2015 году.
Мауна-Кеа — самый высокий вулкан в Гавайско-Императорской цепи подводных гор . Вокруг его вершины установлено множество шлаковых конусов .
Хуалалай — массивный щитовой вулкан в цепи подводных гор Гавайско-Императорская . Последнее его извержение произошло в 1801 году.

Гипотеза совместного мантийного плюма /горячей точки первоначально предполагала, что питающие структуры будут зафиксированы друг относительно друга, а континенты и морское дно дрейфуют над головой. Таким образом, гипотеза предсказывает, что на поверхности развиваются прогрессивные во времени цепочки вулканов. Примером может служить Йеллоустоун , расположенный в конце цепи вымерших кальдер, которые становятся все старше на западе. Другим примером является Гавайский архипелаг, где острова постепенно стареют и подвергаются более глубокой эрозии к северо-западу.

Геологи пытались использовать вулканические цепи горячих точек, чтобы отслеживать движение тектонических плит Земли. Этим усилиям мешало отсутствие очень длинных цепочек, тот факт, что многие из них не прогрессивны во времени (например, Галапагосские острова ), а также тот факт, что горячие точки не кажутся фиксированными относительно друг друга (например, Гавайи и Исландия ). . [15] То, что мантийные плюмы гораздо сложнее, чем первоначально предполагалось, и движутся независимо друг от друга и плит, теперь используется для объяснения таких наблюдений. [8]

В 2020 году Вэй и др. использовали сейсмическую томографию , чтобы обнаружить океаническое плато, образованное около 100 миллионов лет назад гипотетической вершиной мантийного плюма цепи подводных гор Гавайи-Император, ныне погруженное на глубину 800 км под Восточную Сибирь. [16]

Постулированные цепи вулканов горячих точек

Пример расположения мантийных плюмов, предложенный одной недавней группой. [9] Рисунок из Foulger (2010). [4]

Список вулканических регионов, которые считаются горячими точками

Распределение хотспотов в списке слева, с номерами, соответствующими номерам в списке. Точка доступа Афар (29) неуместна.

Евразийская плита

Африканская плита

Антарктическая плита

Южноамериканская плита

Северо-Американская плита

Австралийская тарелка

Плита Наска

Тихоокеанская плита

За миллионы лет Тихоокеанская плита переместилась над горячей точкой Боуи , образовав цепь подводных гор Кадьяк-Боуи в заливе Аляска .
Шоссе Hotspot в южной части Тихого океана

Бывшие горячие точки

Смотрите также


Рекомендации

  1. ^ «Источник тепла Йеллоустона». Геологическая служба США . 16 апреля 2018 года . Проверено 14 июня 2021 г.
  2. ^ ab WJ Morgan (5 марта 1971 г.). «Конвекционные шлейфы в нижней мантии». Природа . 230 (5288): 42–43. Бибкод : 1971Natur.230...42M. дои : 10.1038/230042a0. S2CID  4145715.
  3. ^ "Существуют ли шлейфы?" . Проверено 25 апреля 2010 г.
  4. ^ abc Фулджер, GR (2010). Плиты против плюмов: геологический спор. Уайли-Блэквелл . ISBN 978-1-4051-6148-0.
  5. ^ Уилсон, Дж. Тузо (1963). «Возможное происхождение Гавайских островов» (PDF) . Канадский физический журнал . 41 (6): 863–870. Бибкод : 1963CaJPh..41..863W. дои : 10.1139/стр63-094.
  6. ^ «Горячие точки: мантийные термальные шлейфы» . Геологическая служба США . 5 мая 1999 года . Проверено 15 мая 2008 г.
  7. ^ Райт, Лаура (ноябрь 2000 г.). «Недра Земли: повышение горячих точек». Геотаймс . Американский геологический институт . Проверено 15 июня 2008 г.
  8. ^ abcdefg Копперс, А.А.; Беккер, ТВ; Джексон, Миннесота; Конрад, К.; Мюллер, РД; Романович, Б.; Стейнбергер, Б.; Уиттакер, Дж. М. (2021). «Мантийные плюмы и их роль в земных процессах» (PDF) . Обзоры природы Земля и окружающая среда . 2 (6): 382–401. дои : 10.1038/s43017-021-00168-6 . Проверено 21 ноября 2023 г.
  9. ^ аб Куртильо, В.; Давайли, А.; Бесс, Дж.; Сток, Дж. (2003). «Три различных типа горячих точек в мантии Земли». Планета Земля. наук. Летт . 205 (3–4): 295–308. Бибкод : 2003E&PSL.205..295C. CiteSeerX 10.1.1.693.6042 . дои : 10.1016/S0012-821X(02)01048-8. 
  10. ^ Дональд Гайндман; Дэвид Гайндман (1 января 2016 г.). Природные опасности и катастрофы. Cengage Обучение. стр. 44–. ISBN 978-1-305-88818-0 . 
  11. ^ Вольфганг Фриш; Мартин Мешеде; Рональд К. Блейки (2 ноября 2010 г.). Тектоника плит: континентальный дрейф и горообразование. Springer Science & Business Media. стр. 87–. ISBN 978-3-540-76504-2 . 
  12. ^ Холбек, Питер (ноябрь 1983 г.). «Отчет о предварительной геологии и геохимии группы претензий Ильга» (PDF) . Проверено 15 июня 2008 г. {{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )
  13. ^ Майнак Чоудхури; Михал Немчок (22 августа 2016 г.). Мантийные плюмы и их эффекты. Спрингер. стр. 18–. ISBN 978-3-319-44239-6 . 
  14. ^ abc Бредов, Э; Стейнбергер, Б. (16 января 2018 г.). «Переменная скорость производства расплава в горячей точке Кергелен из-за долгосрочного взаимодействия шлейфа и хребта». Письма о геофизических исследованиях . 45 (1): 126–36. дои : 10.1002/2017GL075822 . hdl : 10852/70913 .
  15. ↑ Сагер, Уильям В. (4 июня 2007 г.). «Понимание движения Гавайской горячей точки на основе палеомагнетизма». www.MantlePlumes.org .
  16. ^ Вэй, Сунцяо Шон; Ширер, Питер М.; Литгоу-Бертеллони, Каролина ; Стиксруд, Ларс; Тянь, Дундун (20 ноября 2020 г.). «Океаническое плато головы Гавайского мантийного плюма погружено в самую верхнюю часть нижней мантии». Наука . 370 (6519): 983–987. Бибкод : 2020Sci...370..983W. doi : 10.1126/science.abd0312. ISSN  0036-8075. PMID  33214281. S2CID  227059993.
  17. ^ Е.В. Вержбицкий (2003). «Геотермический режим и генезис Девяносто-Восточного и Чагос-Лаккадивского хребтов». Журнал геодинамики . 35 (3): 289. Бибкод : 2003JGeo...35..289В. дои : 10.1016/S0264-3707(02)00068-6.
  18. ^ аб Карраседо, Хуан Карлос; Тролль, Валентин Р. (1 января 2021 г.). «Острова Северо-Восточной Атлантики: Макаронезийские архипелаги». Энциклопедия геологии . стр. 674–699. дои : 10.1016/B978-0-08-102908-4.00027-8. ISBN 9780081029091. S2CID  226588940.
  19. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am an ao ap aq ar as at au av aw ax ay az ba bb bc bd be bf bg bh bi WJ Morgan и JP Morgan. «Скорость плит в системе отсчета горячих точек: электронное приложение» (PDF) . Проверено 6 ноября 2011 г.
  20. ^ Нильсен, Сорен Б.; Стивенсон, Рэнделл; Томсен, Эрик (13 декабря 2007 г.). «Письмо: Динамика среднепалеоценового рифтогенеза Северной Атлантики, связанная с внутриплитными деформациями Европы». Природа . 450 (7172): 1071–1074. Бибкод : 2007Natur.450.1071N. дои : 10.1038/nature06379. PMID  18075591. S2CID  4428980.
  21. ^ О'Нил, К.; Мюллер, РД; Стейнбергер, Б. (2003). «Пересмотренное вращение Индийской плиты на основе движения горячих точек Индийского океана» (PDF) . Письма о Земле и планетологии . 215 (1–2): 151–168. Бибкод : 2003E&PSL.215..151O. CiteSeerX 10.1.1.716.4910 . дои : 10.1016/S0012-821X(03)00368-6. Архивировано из оригинала (PDF) 26 июля 2011 года. 
  22. ^ О'Коннор, Дж. М.; ле Ру, AP (1992). «Системы горячих точек и шлейфов в Южной Атлантике. 1: Распространение вулканизма во времени и пространстве». Письма о Земле и планетологии . 113 (3): 343–364. Бибкод : 1992E&PSL.113..343O. дои : 10.1016/0012-821X(92)90138-L.
  23. ^ Смит, Роберт Б.; Джордан, Майкл; Стейнбергер, Бернхард; Пушкаш, Кристина М.; Фаррелл, Джейми; Уэйт, Грегори П.; Хусен, Стефан; Чанг, Ву-Лунг; О'Коннелл, Ричард (20 ноября 2009 г.). «Геодинамика Йеллоустонской горячей точки и мантийного плюма: сейсмические и GPS-изображения, кинематика и мантийное течение» (PDF) . Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 188 (1–3): 26–56. Бибкод : 2009JVGR..188...26S. doi :10.1016/j.jvolgeores.2009.08.020.
  24. ^ "Каталог канадских вулканов - вулканический пояс Анахим" . Природные ресурсы Канады . Геологическая служба Канады . Архивировано из оригинала 16 июля 2011 года . Проверено 14 июня 2008 г.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме «Горячие точки (вулканизм)» .
В Wikibook «Историческая геология» есть страница на тему: «Горячие точки» .