stringtranslate.com

Горячая точка (геология)

Диаграмма, показывающая поперечное сечение Земли в горячей точке Гавайев. Магма, зарождающаяся в мантии , поднимается в астеносферу и литосферу . Цепь вулканов создается, когда литосфера движется над источником магмы.

В геологии горячие точки (или горячие точки ) — это вулканические области, которые , как считается, питаются подстилающей мантией , которая аномально горяча по сравнению с окружающей мантией. [1] Примерами являются горячие точки Гавайев , Исландии и Йеллоустоуна . Положение горячей точки на поверхности Земли не зависит от границ тектонических плит , и поэтому горячие точки могут создавать цепь вулканов, когда плиты движутся над ними.

Существуют две гипотезы , которые пытаются объяснить их происхождение. Одна из них предполагает, что горячие точки возникают из-за мантийных плюмов , которые поднимаются как термические диапиры от границы ядро-мантия. [2] Альтернативная теория плит заключается в том, что источник мантии под горячей точкой не аномально горячий, а кора над ней необычно слабая или тонкая, так что литосферное расширение 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 современных горячих точек и их связь с современными тектоническими плитами, их границами и векторами движения.

Истоки концепции горячих точек лежат в работе Дж. Тузо Уилсона , который в 1963 году предположил, что образование Гавайских островов произошло в результате медленного движения тектонической плиты через горячую область под поверхностью. [5] Позднее было высказано предположение, что горячие точки питаются потоками горячей мантии, поднимающимися от границы ядра и мантии Земли в структуре, называемой мантийным плюмом . [6] Вопрос о том, существуют ли такие мантийные плюмы, был предметом серьезных споров в науке о Земле, [4] [7] но теперь существуют сейсмические изображения, согласующиеся с развивающейся теорией. [8]

В любом месте, где вулканизм не связан с конструктивным или деструктивным краем плиты, для объяснения его происхождения использовалась концепция горячей точки. Обзорная статья Куртильо и др. [9] , в которой перечислены возможные горячие точки, проводит различие между первичными горячими точками, исходящими из глубин мантии, и вторичными горячими точками, происходящими из мантийных плюмов. Первичные горячие точки возникают на границе ядра и мантии и создают крупные вулканические провинции с линейными траекториями (остров Пасхи, Исландия, Гавайи, Афар, Луисвилл, Реюньон и Тристан подтверждены; Галапагосы, Кергелен и Маркерсас, вероятно). Вторичные горячие точки возникают на границе верхней и нижней мантии и не образуют крупных вулканических провинций, а целые цепи островов (Самоа, Таити, Кук, Питкэрн, Каролина, Макдональд подтверждены, и возможно до 20 или около того). Другие потенциальные горячие точки являются результатом выхода на поверхность неглубокого мантийного материала в областях литосферного распада, вызванного напряжением, и, таким образом, представляют собой совершенно иной тип вулканизма.

Оценки количества 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 являются одними из самых активных вулканических регионов, к которым применяется эта гипотеза. Снимки плюмов, полученные на сегодняшний день, сильно различаются по ширине и другим характеристикам и наклонены, не являясь простыми, относительно узкими и чисто термическими плюмами, как многие ожидали. [8] Только один (Йеллоустоун) пока что был последовательно смоделирован и изображен от глубин мантии до поверхности. [8]

Состав

Большинство вулканов горячих точек являются базальтовыми (например, Гавайи , Таити ). В результате они менее взрывоопасны, чем вулканы зон субдукции , в которых вода удерживается под нависающей плитой. Там, где горячие точки возникают в континентальных регионах , базальтовая магма поднимается через континентальную кору, которая плавится, образуя риолиты . Эти риолиты могут образовывать сильные извержения. [10] [11] Например, Йеллоустонская кальдера была образована некоторыми из самых мощных вулканических взрывов в геологической истории. Однако, когда риолит полностью извергается, за ним могут следовать извержения базальтовой магмы, поднимающейся через те же литосферные трещины (трещины в литосфере). Примером такой активности является хребет Ильгачуз в Британской Колумбии, который был создан ранней сложной серией извержений трахитов и риолитов и поздним выдавливанием последовательности базальтовых лавовых потоков. [12]

Гипотеза горячей точки теперь тесно связана с гипотезой мантийного плюма . [13] [8] Подробные композиционные исследования, которые теперь возможны для базальтов горячей точки, позволили связать образцы с более обширных территорий, часто подразумеваемых в более поздней гипотезе, [14] и ее разработках в области сейсмической визуализации. [8]

Контраст с островными дугами зоны субдукции

Считается, что вулканы горячих точек имеют принципиально иное происхождение, чем островные дуговые вулканы. Последние образуются над зонами субдукции , на сходящихся границах плит. Когда одна океаническая плита встречается с другой, более плотная плита выталкивается вниз в глубокую океаническую впадину. Эта плита, по мере того как она субдуцируется, выпускает воду в основание вышележащей плиты, и эта вода смешивается с породой, тем самым изменяя ее состав, заставляя часть породы плавиться и подниматься. Именно это подпитывает цепь вулканов, таких как Алеутские острова , недалеко от Аляски .

Горячие точки вулканических цепей

За миллионы лет Тихоокеанская плита переместилась через горячую точку на Гавайях , создав цепь подводных гор , которая тянется через Тихий океан.
Килауэа — самый активный щитовой вулкан в мире. Вулкан извергался с 1983 по 2018 год и является частью подводной горной цепи Гавайи-Император .
Мауна-Лоа — крупный щитовой вулкан. Последнее извержение произошло в 2022 году , он является частью подводной горной цепи Гавайи-Император .
Подводная гора Боуи — спящий подводный вулкан, часть подводной горной цепи Кадьяк-Боуи .
Подводная гора Аксиал — самая молодая подводная гора в цепи подводных гор Кобб-Эйкельберг . Последнее извержение произошло в 2015 году.
Мауна-Кеа — самый высокий вулкан в цепи подводных гор Гавайи-Император . Вокруг его вершины расположено множество шлаковых конусов .
Хуалалай — огромный щитовой вулкан в цепи подводных гор Гавайско-Императорский . Его последнее извержение произошло в 1801 году.

Гипотеза совместного мантийного плюма /горячей точки изначально предполагала, что питающие структуры будут зафиксированы относительно друг друга, а континенты и морское дно будут дрейфовать над ними. Таким образом, гипотеза предсказывает, что на поверхности развиваются прогрессивные во времени цепи вулканов. Примерами являются Йеллоустоун , который находится в конце цепи потухших кальдер, которые постепенно становятся старше к западу. Другим примером является Гавайский архипелаг, где острова постепенно становятся старше и глубже эродируются к северо-западу.

Геологи пытались использовать вулканические цепи горячих точек для отслеживания движения тектонических плит Земли. Эти усилия были затруднены из-за отсутствия очень длинных цепей, из-за того, что многие из них не являются прогрессивными во времени (например, Галапагосы ), и из-за того, что горячие точки, по-видимому, не зафиксированы относительно друг друга (например, Гавайи и Исландия ). [15] То, что мантийные плюмы намного сложнее, чем предполагалось изначально, и движутся независимо друг от друга и плит, теперь используется для объяснения таких наблюдений. [8]

В 2020 году Вэй и др. использовали сейсмическую томографию для обнаружения океанического плато, образованного около 100 миллионов лет назад предполагаемой головкой мантийного плюма цепи подводных гор Гавайи-Император, которая теперь погружена на глубину 800 км под Восточную Сибирь. [16]

Предполагаемые горячие точки вулканических цепей

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

Список вулканических регионов, предположительно являющихся горячими точками

Распределение точек доступа в списке слева, с номерами, соответствующими номерам в списке. Точка доступа Афар (29) не на своем месте.
Нанесите все координаты на карту с помощью OpenStreetMap

Загрузить координаты как:

  • КМЛ
  • GPX (все координаты)
  • GPX (основные координаты)
  • GPX (вторичные координаты)

Евразийская плита

Африканская плита

Антарктическая плита

Южно-Американская плита

Североамериканская плита

Австралийская плита

Плита Наска

Тихоокеанская плита

За миллионы лет Тихоокеанская плита переместилась через горячую точку Боуи , образовав цепь подводных гор Кадьяк-Боуи в заливе Аляска .
Автомагистраль Hotspot в южной части Тихого океана

Бывшие горячие точки

Смотрите также


Ссылки

  1. ^ "Источник тепла Йеллоустоуна". USGS . 16 апреля 2018 г. Получено 14 июня 2021 г.
  2. ^ ab WJ Morgan (5 марта 1971 г.). «Конвективные струи в нижней мантии». Nature . 230 (5288): 42–43. Bibcode :1971Natur.230...42M. doi :10.1038/230042a0. S2CID  4145715.
  3. ^ "Существуют ли шлейфы?" . Получено 25 апреля 2010 г.
  4. ^ abc Foulger, GR (2010). Плиты против плюмов: геологический спор. Wiley-Blackwell . ISBN 978-1-4051-6148-0.
  5. ^ Уилсон, Дж. Тузо (1963). "Возможное происхождение Гавайских островов" (PDF) . Канадский журнал физики . 41 (6): 863–870. Bibcode : 1963CaJPh..41..863W. doi : 10.1139/p63-094.
  6. ^ "Горячие точки: мантийные термальные плюмы". Геологическая служба США . 5 мая 1999 г. Получено 15 мая 2008 г.
  7. ^ Райт, Лора (ноябрь 2000 г.). "Внутренность Земли: Подъем горячих точек". Geotimes . Американский геологический институт . Получено 15 июня 2008 г. .
  8. ^ abcdefg Копперс, AA; Беккер, TW; Джексон, MG; Конрад, K.; Мюллер, RD; Романович, B.; Штайнбергер, B.; Уиттакер, JM (2021). "Мантийные плюмы и их роль в земных процессах" (PDF) . Nature Reviews Earth & Environment . 2 (6): 382–401. Bibcode :2021NRvEE...2..382K. doi :10.1038/s43017-021-00168-6 . Получено 21 ноября 2023 г. .
  9. ^ ab Courtillot, V.; Davaillie, A.; Besse, J.; Stock, J. (2003). «Три различных типа горячих точек в мантии Земли». Earth Planet. Sci. Lett . 205 (3–4): 295–308. Bibcode :2003E&PSL.205..295C. CiteSeerX 10.1.1.693.6042 . doi :10.1016/S0012-821X(02)01048-8. 
  10. ^ Дональд Хайндман; Дэвид Хайндман (1 января 2016 г.). Стихийные бедствия и катастрофы. Cengage Learning. стр. 44–. ISBN 978-1-305-88818-0 . 
  11. ^ Вольфганг Фриш; Мартин Мешеде; Рональд К. Блейки (2 ноября 2010 г.). Тектоника плит: дрейф континентов 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 месторождений Илга" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 12 января 2014 г. . Получено 15 июня 2008 г. . {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  13. ^ Mainak Choudhuri; Michal Nemčok (22 августа 2016 г.). Мантийные плюмы и их воздействие. Springer. стр. 18–. ISBN 978-3-319-44239-6 . 
  14. ^ abc Bredow, E; Steinberger, B (16 января 2018 г.). «Переменная скорость образования расплава в горячей точке Кергелен из-за долгосрочного взаимодействия плюма и хребта». Geophysical Research Letters . 45 (1): 126–36. Bibcode :2018GeoRL..45..126B. doi : 10.1002/2017GL075822 . hdl : 10852/70913 .
  15. ^ Сейджер, Уильям У. (4 июня 2007 г.). «Взгляд на движение Гавайской горячей точки с точки зрения палеомагнетизма». www.MantlePlumes.org .
  16. ^ Вэй, Сунцяо Шон; Ширер, Питер М.; Литгоу-Бертеллони, Каролина ; Стиксруд, Ларс; Тиан, Дундун (20 ноября 2020 г.). «Океаническое плато головы плюма Гавайской мантии, погруженной в самую верхнюю нижнюю мантию». Science . 370 (6519): 983–987. Bibcode :2020Sci...370..983W. doi :10.1126/science.abd0312. ISSN  0036-8075. PMID  33214281. S2CID  227059993.
  17. ^ EV Verzhbitsky (2003). "Геотермический режим и генезис хребтов Девяностых-Восточных и Чагос-Лаккадивских". Journal of Geodynamics . 35 (3): 289. Bibcode :2003JGeo...35..289V. doi :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 W. J. Morgan и JP Morgan. "Скорости плит в системе отсчета горячих точек: электронное дополнение" (PDF) . Получено 6 ноября 2011 г.
  20. ^ Нильсен, Сёрен Б.; Стефенсон, Рэнделл; Томсен, Эрик (13 декабря 2007 г.). «Письмо: Динамика среднепалеоценового североатлантического рифтинга, связанного с европейскими внутриплитными деформациями». Nature . 450 (7172): 1071–1074. Bibcode :2007Natur.450.1071N. doi :10.1038/nature06379. PMID  18075591. S2CID  4428980.
  21. ^ O'Neill, C.; Müller, RD; Steinberger, B. (2003). "Revised Indian plate rotations based on the motion of Indian Ocean hotspots" (PDF) . Earth and Planetary Science Letters . 215 (1–2): 151–168. Bibcode :2003E&PSL.215..151O. CiteSeerX 10.1.1.716.4910 . doi :10.1016/S0012-821X(03)00368-6. Архивировано из оригинала (PDF) 26 июля 2011 г. 
  22. ^ O'Connor, JM; le Roex, AP (1992). «Южно-Атлантические системы горячих точек и плюмов. 1: Распределение вулканизма во времени и пространстве». Earth and Planetary Science Letters . 113 (3): 343–364. Bibcode : 1992E&PSL.113..343O. doi : 10.1016/0012-821X(92)90138-L.
  23. ^ Смит, Роберт Б.; Джордан, Майкл; Стейнбергер, Бернхард; Пушкас, Кристин М.; Фаррелл, Джейми; Уэйт, Грегори П.; Хусен, Стефан; Чанг, Ву-Лунг; О'Коннелл, Ричард (20 ноября 2009 г.). "Геодинамика горячей точки Йеллоустоуна и мантийного плюма: сейсмическая и GPS-визуализация, кинематика и мантийный поток" (PDF) . Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 188 (1–3): 26–56. Bibcode : 2009JVGR..188...26S. doi : 10.1016/j.jvolgeores.2009.08.020.
  24. ^ "Каталог канадских вулканов - вулканический пояс Анахим". Natural Resources Canada . Geological Survey of Canada . Архивировано из оригинала 16 июля 2011 года . Получено 14 июня 2008 года .

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме « Горячие точки (вулканизм)» .
В Wikibook Historical Geology есть страница на тему: Горячие точки