stringtranslate.com

Мантийный плюм

Суперплюм , образованный процессами охлаждения в мантии (LVZ = зона низкой скорости ) [1]

Мантийный плюм — это предложенный механизм конвекции в мантии Земли , предположительно объясняющий аномальный вулканизм. [2] Поскольку голова плюма частично плавится при достижении небольших глубин, плюм часто называют причиной вулканических горячих точек , таких как Гавайи или Исландия , и крупных магматических провинций , таких как Декан и Сибирские траппы . Некоторые такие вулканические регионы лежат далеко от границ тектонических плит , в то время как другие представляют собой необычно большой объем вулканизма вблизи границ плит.

Концепции

Мантийные плюмы были впервые предложены Дж. Тузо Уилсоном в 1963 году [3] [4] и далее развиты У. Джейсоном Морганом в 1971 и 1972 годах. [4] Предполагается, что мантийный плюм существует там, где перегретый материал образуется ( зарождается ) на границе ядро-мантия и поднимается через мантию Земли. Вместо непрерывного потока плюмы следует рассматривать как серию горячих пузырей материала. [5] Достигая хрупкой верхней земной коры , они образуют диапиры . [6] Эти диапиры являются «горячими точками» в коре. В частности, концепция о том, что мантийные плюмы фиксированы относительно друг друга и закреплены на границе ядро-мантия, дала бы естественное объяснение прогрессивным во времени цепям более старых вулканов, которые, как видно, простираются от некоторых таких горячих точек, например, цепи подводных гор Гавайи-Император . Однако палеомагнитные данные показывают, что мантийные плюмы также могут быть связаны с крупными провинциями с низкой скоростью сдвига (LLSVP) [7] [8] и действительно движутся относительно друг друга. [9]

Современная теория мантийного плюма заключается в том, что обмен веществом и энергией из недр Земли с поверхностной корой происходит посредством двух отдельных и в значительной степени независимых конвективных потоков:

Гипотеза плюма была смоделирована лабораторными экспериментами в небольших заполненных жидкостью резервуарах в начале 1970-х годов. [12] Тепловые или композиционные гидродинамические плюмы, полученные таким образом, были представлены в качестве моделей для гораздо более крупных постулированных мантийных плюмов. На основе этих экспериментов теперь постулируется, что мантийные плюмы состоят из двух частей: длинного тонкого канала, соединяющего верхнюю часть плюма с его основанием, и луковичной головки, которая расширяется в размерах по мере того, как плюм поднимается. Вся структура напоминает гриб. Луковичная головка термических плюмов образуется, потому что горячий материал движется вверх по каналу быстрее, чем сам плюм поднимается через свое окружение. В конце 1980-х и начале 1990-х годов эксперименты с тепловыми моделями показали, что по мере расширения луковичной головки она может увлекать за собой часть прилегающей мантии.

Размер и возникновение грибовидных мантийных плюмов можно предсказать с помощью теории переходной неустойчивости Тана и Торпа. [13] [14] Теория предсказывает грибовидные мантийные плюмы с головками диаметром около 2000 км, которые имеют критическое время (время от начала нагрева нижней мантии до образования плюма) около 830 миллионов лет для теплового потока в центральной мантии 20 мВт/м 2 , в то время как время цикла (время между событиями образования плюма) составляет около 2000 миллионов лет. [15] Прогнозируется, что количество мантийных плюмов составит около 17.

Когда голова плюма сталкивается с основанием литосферы, ожидается, что она выровняется против этого барьера и подвергнется широкомасштабному декомпрессионному плавлению, образуя большие объемы базальтовой магмы. Затем она может извергнуться на поверхность. Численное моделирование предсказывает, что плавление и извержение будут происходить в течение нескольких миллионов лет. [16] Эти извержения были связаны с извержениями базальтов , хотя многие из них извергаются в течение гораздо более коротких временных масштабов (менее 1 миллиона лет). Примерами являются траппы Декан в Индии, сибирские траппы в Азии, базальты/долериты Кару-Феррар в Южной Африке и Антарктиде, траппы Парана и Этендека в Южной Америке и Африке (ранее единая провинция, разделенная раскрытием южной части Атлантического океана) и базальты реки Колумбия в Северной Америке. Базальтовые отложения в океанах известны как океанические плато, к ним относятся плато Онтонг-Джава в западной части Тихого океана и плато Кергелен в Индийском океане.

Узкий вертикальный канал, постулируемый для соединения головы плюма с границей ядро-мантия, рассматривается как обеспечивающий непрерывную подачу магмы в горячую точку. Поскольку вышележащая тектоническая плита движется над этой горячей точкой, извержение магмы из фиксированного плюма на поверхность, как ожидается, образует цепь вулканов, которая параллельна движению плит. [17] Цепь Гавайских островов в Тихом океане является архетипическим примером. Недавно было обнаружено, что вулканическое место этой цепи не было зафиксировано с течением времени, и, таким образом, она присоединилась к клубу многих типовых примеров, которые не демонстрируют ключевую характеристику, первоначально предложенную. [18]

Извержение континентальных базальтов часто связывают с континентальным рифтингом и распадом. Это привело к гипотезе, что мантийные плюмы способствуют континентальному рифтингу и формированию океанических бассейнов.

Химия, тепловой поток и плавление

Гидродинамическое моделирование одного «пальца» неустойчивости Рэлея–Тейлора , возможного механизма образования плюма. [19] На третьем и четвертом кадре в последовательности плюм образует «грибную шапку». Обратите внимание, что ядро ​​находится в верхней части диаграммы, а кора — в нижней.
Поперечное сечение Земли, показывающее расположение верхней (3) и нижней (5) мантии, слоя D″ (6), а также внешнего (7) и внутреннего (9) ядра.

Химический и изотопный состав базальтов, обнаруженных в горячих точках, несколько отличается от базальтов срединно-океанических хребтов. [20] Эти базальты, также называемые базальтами океанических островов (OIB), анализируются по их радиогенному и стабильному изотопному составу. В радиогенных изотопных системах изначально субдуцированный материал создает расходящиеся тренды, называемые компонентами мантии. [21] Идентифицированные компоненты мантии: DMM (истощенная мантия срединно-океанических хребтов (MORB)), HIMU (мантия с высоким отношением U/Pb), EM1 (обогащенная мантия 1), EM2 (обогащенная мантия 2) и FOZO (фокусная зона). [22] [23] Эта геохимическая сигнатура возникает из-за смешивания приповерхностных материалов, таких как субдуцированные плиты и континентальные осадки, в источнике мантии. Для этого есть две конкурирующие интерпретации. В контексте мантийных плюмов предполагается, что приповерхностный материал был перемещен вниз к границе ядро-мантия субдуцирующими плитами и был перемещен обратно на поверхность плюмами. В контексте гипотезы плит субдуцированный материал в основном повторно циркулирует в мелководной мантии и извлекается оттуда вулканами.

Стабильные изотопы, такие как Fe, используются для отслеживания процессов, которые испытывает восходящий материал во время плавления. [24]

Обработка океанической коры, литосферы и осадков через зону субдукции отделяет водорастворимые микроэлементы (например, K, Rb, Th) от неподвижных микроэлементов (например, Ti, Nb, Ta), концентрируя неподвижные элементы в океанической плите (водорастворимые элементы добавляются к коре в островных дуговых вулканах). Сейсмическая томография показывает, что субдуцированные океанические плиты погружаются до дна переходной зоны мантии на глубине 650 км. Субдукция на большие глубины менее определена, но есть доказательства того, что они могут погружаться до глубин средней нижней мантии на глубине около 1500 км.

Источником мантийных плюмов считается граница ядро-мантия на глубине 3000 км. [25] Поскольку через границу ядро-мантия перемещается мало материала, передача тепла должна происходить за счет теплопроводности с адиабатическими градиентами выше и ниже этой границы. Граница ядро-мантия представляет собой сильный тепловой (температурный) разрыв. Температура ядра примерно на 1000 градусов Цельсия выше, чем температура вышележащей мантии. Предполагается, что плюмы поднимаются по мере того, как основание мантии становится горячее и более плавучим.

Предполагается, что плюмы поднимаются через мантию и начинают частично плавиться, достигая небольших глубин в астеносфере путем декомпрессионного плавления . Это создаст большие объемы магмы. Этот расплав поднимается на поверхность и извергается, образуя горячие точки.

Нижняя мантия и ядро

Расчетная температура Земли в зависимости от глубины. Пунктирная кривая: слоистая мантийная конвекция ; Сплошная кривая: конвекция всей мантии. [26]

Самый заметный тепловой контраст, который, как известно, существует в глубокой (1000 км) мантии, находится на границе ядро-мантия на 2900 км. Первоначально постулировалось, что мантийные плюмы поднимаются из этого слоя, поскольку горячие точки, которые, как предполагалось, являются их поверхностным выражением, считались фиксированными относительно друг друга. Это требовало, чтобы плюмы исходили из-под мелкой астеносферы, которая, как считается, быстро течет в ответ на движение вышележащих тектонических плит. Другого известного крупного термического пограничного слоя в глубине Земли нет, поэтому граница ядро-мантия была единственным кандидатом.

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

Две очень широкие, крупные провинции с низкой скоростью сдвига существуют в нижней мантии под Африкой и под центральной частью Тихого океана. Предполагается, что плюмы поднимаются с их поверхности или с их краев. [27] Считалось, что их низкие сейсмические скорости предполагают, что они относительно горячие, хотя недавно было показано, что их низкие скорости волн обусловлены высокой плотностью, вызванной химической неоднородностью. [28] [29]

Доказательства теории

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

Линейные вулканические цепи

Возрастное распределение подводной горной цепи Гавайско-Императорского рифа объясняется как результат фиксированного глубокого мантийного плюма, поднимающегося в верхнюю мантию, частично расплавляющегося и вызывающего формирование вулканической цепи по мере того, как плита движется над головой относительно фиксированного источника рифа. [25] Другие горячие точки с прогрессивными во времени вулканическими цепями позади них включают Реюньон , хребет Чагос-Лаккадив , хребет Луисвилл , хребет Девяносто Ист и Кергелен , Тристан и Йеллоустоун .

Хотя есть доказательства того, что перечисленные выше цепи являются прогрессивными во времени, было показано, что они не фиксированы относительно друг друга. Наиболее примечательным примером этого является цепь Императора, более старая часть системы Гавайев, которая была сформирована миграцией горячей точки в дополнение к движению плит. [30] Другим примером являются Канарские острова на северо-востоке Африки в Атлантическом океане. [31] [32]

Благородный газ и другие изотопы

Гелий-3 — это первичный изотоп, который образовался во время Большого взрыва . Его производится очень мало, и с тех пор на Землю мало что было добавлено другими процессами. [33] Гелий-4 включает в себя первичный компонент, но он также производится естественным радиоактивным распадом таких элементов, как уран и торий . Со временем гелий в верхних слоях атмосферы теряется в космосе. Таким образом, Земля постепенно истощается гелием, и 3 He не заменяется так, как 4 He. В результате соотношение 3 He/ 4 He на Земле со временем уменьшается.

Необычно высокие 3 He/ 4 He наблюдались в некоторых, но не во всех, горячих точках. Это объясняется плюмами, вытекающими из глубокого, изначального резервуара в нижней мантии, где первоначальные, высокие 3 He/ 4 He отношения сохранялись на протяжении геологического времени. [34]

Другие элементы, например, осмий , были предложены как трассеры материала, возникающего вблизи ядра Земли, в базальтах океанических островов. Однако, пока что убедительных доказательств этого нет. [35]

Геофизические аномалии

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

Гипотеза плюма была проверена путем поиска геофизических аномалий, которые, как прогнозируется, связаны с ними. К ним относятся тепловые, сейсмические и аномалии высот. Тепловые аномалии присущи термину «горячая точка». 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 с составом и частичным плавлением. В результате скорости волн нельзя использовать просто и напрямую для измерения температуры, необходимо применять более сложные подходы.

Сейсмические аномалии определяются путем картирования изменений скорости волн по мере того, как сейсмические волны проходят через Землю. Горячий мантийный плюм, как прогнозируется, будет иметь более низкие скорости сейсмических волн по сравнению с аналогичным материалом при более низкой температуре. Материал мантии, содержащий следы частичного расплава (например, в результате того, что он имеет более низкую температуру плавления), или будучи более богатым железом, также имеет более низкую скорость сейсмических волн, и эти эффекты сильнее, чем температура. Таким образом, хотя необычно низкие скорости волн были приняты для указания на аномально горячую мантию под горячими точками, эта интерпретация неоднозначна. [36] Наиболее часто цитируемые изображения скорости сейсмических волн, которые используются для поиска изменений в регионах, где были предложены плюмы, получены с помощью сейсмической томографии. Этот метод включает использование сети сейсмометров для построения трехмерных изображений изменения скорости сейсмических волн по всей мантии. [37]

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

Снимки сейсмической томографии были приведены в качестве доказательства наличия ряда мантийных плюмов в мантии Земли. [38] Однако продолжаются активные дискуссии относительно того, надежно ли разрешены изображенные структуры и соответствуют ли они колоннам горячей, поднимающейся породы. [39]

Гипотеза мантийного плюма предсказывает, что купольные топографические поднятия будут развиваться, когда головы плюма ударяются о основание литосферы. Поднятие такого рода произошло, когда открылся Северный Атлантический океан около 54 миллионов лет назад. Некоторые ученые связывают это с мантийным плюмом, который, как предполагается, вызвал распад Евразии [ требуется ссылка ] и открытие Северной Атлантики, которая теперь, как предполагается, лежит под Исландией . Однако текущие исследования показали, что временная история поднятия, вероятно, намного короче, чем предполагалось. Таким образом, неясно, насколько сильно это наблюдение подтверждает гипотезу мантийного плюма.

Геохимия

Базальты, обнаруженные на океанических островах, геохимически отличаются от базальта срединно-океанических хребтов (MORB). Базальт океанических островов (OIB) более разнообразен по составу, чем MORB, и подавляющее большинство океанических островов состоит из щелочного базальта , обогащенного натрием и калием относительно MORB. Более крупные острова, такие как Гавайи или Исландия, в основном состоят из толеитового базальта, причем щелочной базальт ограничен поздними стадиями их развития, но этот толеитовый базальт химически отличается от толеитового базальта срединно-океанических хребтов. OIB, как правило, более обогащен магнием, и как щелочной, так и толеитовый OIB обогащены следовыми несовместимыми элементами , причем легкие редкоземельные элементы показывают особое обогащение по сравнению с более тяжелыми редкоземельными элементами. Стабильные изотопные соотношения элементов стронция , неодима , гафния , свинца и осмия демонстрируют широкие вариации относительно MORB, что объясняется смешиванием по крайней мере трех компонентов мантии: HIMU с высокой долей радиогенного свинца, образующегося при распаде урана и других тяжелых радиоактивных элементов; EM1 с меньшим обогащением радиогенного свинца; и EM2 с высоким отношением 87 Sr/ 86 Sr. Гелий в OIB демонстрирует более широкие вариации в отношении 3 He/ 4 He, чем в MORB, при этом некоторые значения приближаются к изначальному значению. [40]

Состав базальтов океанических островов объясняется наличием отдельных мантийных химических резервуаров, образованных субдукцией океанической коры. К ним относятся резервуары, соответствующие HUIMU, EM1 и EM2. Предполагается, что эти резервуары имеют различные основные элементные составы, основанные на корреляции между основными элементными составами OIB и их стабильными изотопными отношениями. Толеитовый OIB интерпретируется как продукт более высокой степени частичного плавления в особенно горячих плюмах, в то время как щелочной OIB интерпретируется как продукт более низкой степени частичного плавления в меньших, более холодных плюмах. [40]

Сейсмология

В 2015 году на основе данных 273 крупных землетрясений исследователи составили модель, основанную на полноволновой томографии, что потребовало эквивалента 3 миллионов часов суперкомпьютерного времени. [41] Из-за вычислительных ограничений высокочастотные данные по-прежнему не могли быть использованы, а сейсмические данные оставались недоступными для большей части морского дна. [41] Тем не менее, вертикальные шлейфы, на 400 °C горячее окружающей породы, были визуализированы под многими горячими точками, включая Питкэрн , Макдональд , Самоа , Таити , Маркизские острова , Галапагосские острова , Кабо-Верде и Канарские горячие точки. [42] Они простирались почти вертикально от границы ядро-мантия (глубина 2900 км) до возможного слоя сдвига и изгиба на глубине 1000 км. [41] Их можно было обнаружить, поскольку они были шириной 600–800 км, что более чем в три раза превышает ширину, ожидаемую по современным моделям. [41] Многие из этих плюмов находятся в крупных провинциях с низкой скоростью сдвига под Африкой и Тихим океаном, в то время как некоторые другие горячие точки, такие как Йеллоустоун, были менее четко связаны с особенностями мантии в модели. [43]

Неожиданный размер плюмов оставляет открытой возможность того, что они могут проводить большую часть 44 тераватт внутреннего теплового потока Земли от ядра к поверхности, и означает, что нижняя мантия конвектирует меньше, чем ожидалось, если вообще конвектирует. Возможно, что существует разница в составе плюмов и окружающей мантии, которая замедляет их и расширяет. [41]

Предполагаемые места расположения мантийных плюмов

Пример расположения шлейфа, предложенный одной недавней группой. [44] Рисунок от Foulger (2010). [36]

Мантийные плюмы были предложены в качестве источника базальтовых потоков . [45] [46] Эти чрезвычайно быстрые, крупномасштабные извержения базальтовых магм периодически формировали континентальные базальтовые провинции на суше и океанических плато в океанических бассейнах, такие как Деканские траппы , [47] Сибирские траппы [48] Кару -Феррарские базальтовые потоки Гондваны , [49] и крупнейший известный континентальный базальтовый поток, Центрально-Атлантическая магматическая провинция (CAMP). [50]

Многие события континентальных базальтовых потопов совпадают с континентальным рифтингом. [51] Это согласуется с системой, которая стремится к равновесию: по мере того, как вещество поднимается в мантийном плюме, другой материал втягивается вниз в мантию, вызывая рифтинг. [51]

Альтернативные гипотезы

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

Гипотеза плиты

С начала 21-го века вокруг плюмов развернулась парадигмальная дискуссия «Великий спор о плюме» [52] [53] [54] [55] , в которой гипотеза плюма была оспорена и противопоставлена ​​более поздней гипотезе плит («Плиты против плюмов»). [56] [57] Причина этого в том, что гипотеза мантийно-плюмовой связи не подходила для надежных прогнозов с момента ее введения в 1971 году и поэтому неоднократно адаптировалась к наблюдаемым горячим точкам в зависимости от ситуации. [57] Со временем, с ростом числа моделей, концепция плюма превратилась в слабо определенную гипотезу, которая как общий термин в настоящее время не является ни доказуемой, ни опровергаемой. [56] [57]

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

Неудовлетворенность состоянием доказательств существования мантийных плюмов и распространение гипотез ad hoc побудили ряд геологов во главе с Доном Л. Андерсоном , Джиллиан Фоулгер и Уорреном Б. Гамильтоном предложить широкую альтернативу, основанную на неглубоких процессах в верхней мантии и выше, с акцентом на тектонику плит как движущую силу магматизма. [56]

Гипотеза плит предполагает, что «аномальный» вулканизм является результатом литосферного расширения, которое позволяет расплаву пассивно подниматься из астеносферы под ним. Таким образом, это концептуальная противоположность гипотезы плюма, поскольку гипотеза плит приписывает вулканизм неглубоким, приповерхностным процессам, связанным с тектоникой плит, а не активным процессам, возникающим на границе ядро-мантия.

Расширение литосферы приписывается процессам, связанным с тектоникой плит. Эти процессы хорошо изучены в срединно-океанических хребтах, где происходит большая часть вулканизма Земли. Менее общепризнанно, что сами плиты деформируются изнутри и могут допускать вулканизм в тех регионах, где деформация является растяжением. Хорошо известными примерами являются провинция Бассейна и Хребта на западе США, Восточно-Африканская рифтовая долина и Рейнский грабен . Согласно этой гипотезе, переменные объемы магмы приписываются изменениям в химическом составе (большие объемы вулканизма, соответствующие более легко расплавленному материалу мантии), а не разнице 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. [36] : 277 

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

Гипотеза воздействия

В дополнение к этим процессам, известно, что такие ударные события , как те, которые создали кратер Аддамс на Венере и магматический комплекс Садбери в Канаде, вызвали плавление и вулканизм. В гипотезе удара предполагается, что некоторые регионы вулканизма горячей точки могут быть вызваны определенными крупными океаническими ударами, которые способны проникать в более тонкую океаническую литосферу , а вулканизм базальтовых потоков может быть вызван сходящейся сейсмической энергией, сфокусированной в антиподальной точке напротив основных мест удара. [58] Ударный вулканизм не был должным образом изучен и представляет собой отдельную причинную категорию наземного вулканизма, имеющую значение для изучения горячих точек и тектоники плит.

Сравнение гипотез

В 1997 году стало возможным с помощью сейсмической томографии получить изображения погружающихся тектонических плит, проникающих от поверхности до границы ядро-мантия. [59]

Для горячей точки Гавайев , сейсмическая томография с длиннопериодной дифракцией объемных волн предоставила доказательства того, что мантийный плюм ответственен за это, как предполагалось еще в 1971 году. [60] Для горячей точки Йеллоустоун сейсмологические доказательства начали сходиться с 2011 года в поддержку модели плюма, как заключили Джеймс и др.: «Мы отдаем предпочтение нижнемантийному плюму как источнику горячей точки Йеллоустоун». [61] [62] Данные, полученные с помощью Earthscope , программы, собирающей сейсмические данные высокого разрешения по всей прилегающей территории Соединенных Штатов, ускорили принятие плюма, лежащего под Йеллоустоуном. [63] [64]

Хотя имеются веские доказательства того, что по крайней мере эти два глубоких мантийных плюма поднимаются из границы ядро-мантия, подтверждение того, что другие гипотезы можно отвергнуть, может потребовать аналогичных томографических доказательств для других горячих точек.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ На основе рисунка 17 в Matyska, Ctirad; Yuen, David A. (2007). "Свойства материалов нижней мантии и модели конвекции многомасштабных плюмов". В Foulger, GR ; Jurdy, DM (ред.). Плиты, плюмы и планетарные процессы . Геологическое общество Америки . стр. 159. CiteSeerX  10.1.1.487.8049 . doi :10.1130/2007.2430(08). ISBN 978-0-8137-2430-0.
  2. ^ "Вопрос о мантийных плюмах". www.earthmagazine.org . Получено 2022-08-05 .
  3. ^ Уилсон, Дж. Тузо (8 июня 1963 г.). «Гипотеза поведения Земли». Nature . 198 (4884): 925–929. Bibcode :1963Natur.198..925T. doi :10.1038/198925a0. S2CID  28014204.
  4. ^ ab Дункан, Роберт Эймс; Макдугалл, Ян (1976). «Линейный вулканизм во Французской Полинезии». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 1 (3): 197–227. Bibcode :1976JVGR....1..197D. doi :10.1016/0377-0273(76)90008-1. hdl : 1885/140344 .
  5. ^ Кришнамурти, Руби; Говард, Луис Н. (1981). «Крупномасштабное образование потока при турбулентной конвекции». Труды Национальной академии наук . 78 (4): 1981–1985. Bibcode : 1981PNAS...78.1981K. doi : 10.1073/pnas.78.4.1981 . PMC 319265. PMID  16592996. 
  6. ^ ab Larson, RL (1991). "Последний импульс Земли: свидетельство суперплюма в середине мела". Geology . 19 (6): 547–550. Bibcode :1991Geo....19..547L. doi :10.1130/0091-7613(1991)019<0547:LPOEEF>2.3.CO;2.
  7. ^ Френч, Скотт В.; Романович, Барбара (2015). «Широкие плюмы, укорененные в основании мантии Земли под крупными горячими точками». Nature . 525 (7567): 95–99. Bibcode :2015Natur.525...95F. doi :10.1038/nature14876. ISSN  0028-0836. PMID  26333468. S2CID  205245093.
  8. ^ Дэвис, DR; Гоес, С.; Сэмбридж, М. (февраль 2015 г.). «О связи между местоположениями вулканических горячих точек, реконструированными местами извержений крупных магматических провинций и глубокой сейсмической структурой мантии». Earth and Planetary Science Letters . 411 : 121–130. Bibcode : 2015E&PSL.411..121D. doi : 10.1016/j.epsl.2014.11.052.
  9. ^ Боно, Ричард К.; Тардуно, Джон А.; Бунге, Ханс-Питер (29.07.2019). «Движение горячей точки вызвало Гавайско-Императорский изгиб, а LLSVP не зафиксированы». Nature Communications . 10 (1): 3370. Bibcode : 2019NatCo..10.3370B. doi : 10.1038/s41467-019-11314-6 . ISSN  2041-1723. PMC 6662702. PMID  31358746 . 
  10. ^ Stein, M. & Hofmann, AW (1994). "Мантийные плюмы и эпизодический континентальный рост". Nature . 372 (6501): 63–68. Bibcode :1994Natur.372...63S. doi :10.1038/372063a0. S2CID  4356576.
  11. ^ Стори, BC (1995). «Роль мантийных плюмов в континентальном распаде: истории болезни из Гондваны». Nature . 377 (6547): 301–308. Bibcode :1995Natur.377..301S. doi :10.1038/377301a0. S2CID  4242617.
  12. ^ Уайтхед-младший, Джон А.; Лютер, Дуглас С. (1975). «Динамика лабораторных моделей диапиров и плюмов». Журнал геофизических исследований . 80 (5): 705–717. Bibcode : 1975JGR....80..705W. doi : 10.1029/JB080i005p00705. S2CID  129327249.
  13. ^ Тан, КК; Торп, РБ (1999). «Начало конвекции, вызванной плавучестью, вызванной различными режимами переходной теплопроводности, Часть I: Переходные числа Рэлея». J. Chem. Eng. Sci . 54 (2): 225–238. doi :10.1016/S0009-2509(98)00248-6.
  14. ^ Тан, КК и Торп, РБ (1999). «Начало конвекции, вызванной плавучестью, вызванной различными режимами переходной теплопроводности, Часть II: размеры струй». J. Chem. Eng. Sci . 54 (2): 239–244. Bibcode :1999ChEnS..54..239T. doi :10.1016/S0009-2509(98)00249-8.
  15. ^ Тан, КК; Торп, РБ; Чжао З., Чжидан (2011). «О прогнозировании грибовидных плюмов мантии». Geoscience Frontiers . 2 (2): 223–235. Bibcode : 2011GeoFr...2..223T. doi : 10.1016/j.gsf.2011.03.001 .
  16. ^ Фарнетани, К. Г.; Ричардс, МА (1994). «Численные исследования модели возникновения мантийного плюма для событий извержения базальта». J. Geophys. Res. 99 (B7): 13, 813–13, 833. Bibcode : 1994JGR....9913813F. doi : 10.1029/94jb00649.
  17. ^ Скилбек, Дж. Н.; Уайтхед, Дж. А. (1978). «Формирование дискретных островов в линейных цепях». Nature . 272 ​​(5653): 499–501. Bibcode :1978Natur.272..499S. doi :10.1038/272499a0. S2CID  33087425.
  18. ^ Сейджер, Уильям У. «Взгляд на движение Гавайской горячей точки с точки зрения палеомагнетизма». www.MantlePlume.org . Получено 10.01.2011 .
  19. ^ Ли, Шэнтай; Ли, Хуэй. «Параллельный код AMR для уравнений сжимаемой МГД или ГД». Национальная лаборатория Лос-Аламоса . Архивировано из оригинала 2016-03-03 . Получено 2006-09-05 .
  20. ^ Уайт, Уильям М. (2010). «Океанические островные базальты и мантийные плюмы: геохимическая перспектива». Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 38 (1): 133–160. Bibcode : 2010AREPS..38..133W. doi : 10.1146/annurev-earth-040809-152450. ISSN  0084-6597. S2CID  53070176.
  21. ^ Хофманн, AW (1997). «Геохимия мантии: послание океанического вулканизма». Nature . 385 (6613): 219–229. Bibcode :1997Natur.385..219H. doi :10.1038/385219a0. ISSN  0028-0836. S2CID  11405514.
  22. ^ Зиндлер, А. (1 января 1986 г.). «Химическая геодинамика». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 14 (1): 493–571. doi :10.1146/annurev.earth.14.1.493. ISSN  0084-6597.
  23. ^ Штраке, Андреас; Хофманн, Альбрехт В.; Харт, Стэн Р. (2005). «FOZO, HIMU и остальная часть зоопарка мантии». Геохимия, геофизика, геосистемы . 6 (5): н/д. Bibcode : 2005GGG.....6.5007S. doi : 10.1029/2004gc000824. hdl : 1912/451 . ISSN  1525-2027. S2CID  59354360.
  24. ^ Nebel, Oliver; Sossi, Paolo A.; Bénard, Antoine; Arculus, Richard J.; Yaxley, Gregory M.; Woodhead, Jon D.; Rhodri Davies, D.; Ruttor, Saskia (2019). «Согласование механизмов петрологического и изотопного смешивания в мантийном плюме Питкэрна с использованием стабильных изотопов железа». Earth and Planetary Science Letters . 521 : 60–67. Bibcode : 2019E&PSL.521...60N. doi : 10.1016/j.epsl.2019.05.037. ISSN  0012-821X. S2CID  197568184.
  25. ^ ab Morgan, WJ (1972). «Глубокие мантийные конвективные струи и движения плит». Bull. Am. Assoc. Pet. Geol . 56 : 203–213.
  26. ^ Конди, Кент С. (1997). Тектоника плит и эволюция земной коры (4-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 5. ISBN 978-0-7506-3386-4.
  27. ^ Niu, Yaoling (2018). «Происхождение LLSVP в основании мантии является следствием тектоники плит – петрологическая и геохимическая перспектива». Geoscience Frontiers . 9 (5): 1265–1278. Bibcode : 2018AGUFM.T43A..02N. doi : 10.1016/j.gsf.2018.03.005 . ISSN  1674-9871.
  28. ^ Бродхолт, Джон П.; Хельфрич, Джордж; Трамперт, Жанно (2007). «Химическая и термическая неоднородность в нижней мантии: наиболее вероятная роль неупругости». Earth and Planetary Science Letters . 262 (3–4): 429–437. Bibcode : 2007E&PSL.262..429B. doi : 10.1016/j.epsl.2007.07.054.
  29. ^ Trampert, J.; Deschamps, F.; Resovsky, J.; Yuen, D. (2004). «Вероятностная томография отображает химические неоднородности по всей нижней мантии». Science . 306 (5697): 853–856. Bibcode :2004Sci...306..853T. doi :10.1126/science.1101996. PMID  15514153. S2CID  42531670.
  30. ^ Tarduno, John A. (июль 2007 г.). «О движении Гавайев и других мантийных плюмов». Chemical Geology . 241 (3–4): 234–247. Bibcode : 2007ChGeo.241..234T. doi : 10.1016/j.chemgeo.2007.01.021.
  31. ^ Zaczek, Kirsten; Troll, Valentin R.; Cachao, Mario; Ferreira, Jorge; Deegan, Frances M.; Carracedo, Juan Carlos; Soler, Vicente; Meade, Fiona C.; Burchardt, Steffi (2015-01-22). "Наннофоссилии в продуктах извержения Эль Йерро 2011 года восстанавливают модель шлейфа для Канарских островов". Scientific Reports . 5 (1): 7945. Bibcode :2015NatSR...5E7945Z. doi : 10.1038/srep07945 . ISSN  2045-2322. PMC 4302296 . PMID  25609055. 
  32. ^ Карраседо, Хуан Карлос; Тролль, Валентин Р. (2021-01-01), «Острова северо-восточной Атлантики: Макаронезийские архипелаги», в Олдертон, Дэвид; Элиас, Скотт А. (ред.), Энциклопедия геологии (второе издание) , Оксфорд: Academic Press, стр. 674–699, doi :10.1016/b978-0-08-102908-4.00027-8, ISBN 978-0-08-102909-1, S2CID  226588940 , получено 29.03.2021
  33. ^ Андерсон, ДЛ (1998). «Модель для объяснения различных парадоксов, связанных с геохимией благородных газов мантии». Proc. Natl. Acad. Sci. 95 (16): 9087–9092. Bibcode :1998PNAS...95.9087A. doi : 10.1073/pnas.95.16.9087 . PMC 21296 . PMID  9689038.  
  34. ^ Курц, Марк (1999). «Динамика горячей точки Галапагосских островов по данным геохимии изотопов гелия». Geochimica et Cosmochimica Acta . 63 (23–24): 4139–4156. Bibcode : 1999GeCoA..63.4139K. doi : 10.1016/S0016-7037(99)00314-2.
  35. ^ Шерстен, Андерс. "Изотопы Re-Os, Pt-Os и Hf-W и отслеживание ядра в расплавах мантии". www.MantlePlume.org . Получено 18.01.2011 .
  36. ^ abcd Foulger, GR (2010). Плиты против плюмов: геологический спор. Wiley-Blackwell . ISBN 978-1-4051-6148-0.
  37. ^ Ritsema, J.; van Heijst, HJ; Woodhouse, JH (1999). «Сложная структура скорости сдвиговой волны, полученная под Африкой и Исландией» (PDF) . Science . 286 (5446): 1925–1928. doi :10.1126/science.286.5446.1925. PMID  10583949. S2CID  46160705. Архивировано из оригинала (PDF) 2011-05-22.
  38. ^ Монтелли, Р.; Нолет, Г.; Дален, Ф.; Мастерс, Г. (2006). "Каталог глубоких мантийных плюмов: новые результаты конечно-частотной томографии". Геохимия, геофизика, геосистемы . 7 (11): н/д. Bibcode :2006GGG.....711007M. doi : 10.1029/2006GC001248 .
  39. ^ «Бананово-пончиковая томография – может ли она обнаружить плюмы (лучше, чем традиционная лучевая теория)?». www.MantlePlumes.org . Получено 19.01.2011 .
  40. ^ ab Suetsugu, D.; Steinberger, B.; Kogiso, T. (2013). "Mantle Plumes and Hotspots". Справочный модуль по системам Земли и наукам об окружающей среде : B9780124095489028682. doi :10.1016/B978-0-12-409548-9.02868-2. ISBN 9780124095489.
  41. ^ abcde Эрик Хэнд (2015-09-04). "Мантийные плюмы, поднимающиеся из ядра Земли". Science . 349 (6252): 1032–1033. Bibcode :2015Sci...349.1032H. doi :10.1126/science.349.6252.1032. PMID  26339001.
  42. ^ Скотт В. Френч; Барбара Романович (2015-09-03). «Широкие плюмы, укорененные в основании мантии Земли под крупными горячими точками». Nature . 525 (7567): 95–99. Bibcode :2015Natur.525...95F. doi :10.1038/nature14876. PMID  26333468. S2CID  205245093.
  43. ^ Роберт Сандерс (2015-09-02). «КТ-сканирование Земли связывает глубокие мантийные плюмы с вулканическими горячими точками». Berkeley News ( UC Berkeley ).
  44. ^ Куртильо, В.; Давайи, А.; Бесс, Дж.; Сток, Дж. (2003). «Три различных типа горячих точек в мантии Земли». Earth and Planetary Science Letters . 205 (3–4): 295–308. Bibcode : 2003E&PSL.205..295C. CiteSeerX 10.1.1.693.6042 . doi : 10.1016/S0012-821X(02)01048-8. 
  45. ^ Ричардс, MA; Дункан, RA; Куртильо, VE (1989). «Базальтовые потоки и следы горячих точек: головы и хвосты плюмов». Science . 246 (4926): 103–107. Bibcode :1989Sci...246..103R. doi :10.1126/science.246.4926.103. PMID  17837768. S2CID  9147772.
  46. ^ Гриффитс, РВ; Кэмпбелл, И. Х. (1990). «Перемешивание и структура в мантийных плюмах». Earth and Planetary Science Letters . 99 (1–2): 66–78. Bibcode : 1990E&PSL..99...66G. doi : 10.1016/0012-821X(90)90071-5.
  47. ^ Дункан, РА и Пайл, ДГ (1988). «Быстрое извержение базальтов Декана на границе мелового и третичного периодов». Nature . 333 (6176): 841–843. Bibcode :1988Natur.333..841D. doi :10.1038/333841a0. S2CID  4351454.
  48. ^ Ренне, PR; Басу, AR (1991). «Быстрое извержение трапповых базальтов Сибири на границе пермо-триаса». Science . 253 (5016): 176–179. Bibcode :1991Sci...253..176R. doi :10.1126/science.253.5016.176. PMID  17779134. S2CID  6374682.
  49. ^ Энкарнасьон, Дж.; Флеминг, TH; Эллиот, DH; Илс, HV (1996). «Синхронное размещение долеритов Феррара и Кару и ранний распад Гондваны». Геология . 24 (6): 535–538. Bibcode : 1996Geo....24..535E. doi : 10.1130/0091-7613(1996)024<0535:SEOFAK>2.3.CO;2.
  50. ^ El Hachimi, H.; et al. (2011). "Морфология, внутренняя архитектура и механизмы размещения лавовых потоков из Центрально-Атлантической магматической провинции (CAMP) бассейна Аргана (Марокко)". В van Hinsbergen, DJJ (ред.). Формирование и эволюция Африки: синопсис 3,8 млрд лет истории Земли . Специальные публикации, том 357. Том 357. Лондон: Геологическое общество Лондона. стр. 167–193. Bibcode : 2011GSLSP.357..167H. doi : 10.1144/SP357.9. hdl : 11577/2574483. ISBN 978-1-86239-335-6. S2CID  129018987. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  51. ^ ab Renne, PR; Zhang, ZC; Richards, MA; Black, MT; Basu, AR (1995). «Синхронность и причинно-следственные связи между кризисами на границе перми и триаса и вулканизмом сибирского потопа». Science . 269 (5229): 1413–1416. Bibcode :1995Sci...269.1413R. doi :10.1126/science.269.5229.1413. PMID  17731151. S2CID  1672460.
  52. ^ Шет, Хету С. (2005). «Великий спор о шлейфе». Current Science . 89 (10): 1659–1661. ISSN  0011-3891.
  53. ^ Foulger, Gillian R.; Fitton, J. Godfrey; Presnall, Dean C.; Morgan, W. Jason (2006-02-14). «Великий спор о плюме». Eos, Transactions American Geophysical Union . 87 (7): 76–80. doi :10.1029/2006EO070004. ISSN  0096-3941.
  54. ^ Niu, Yaoling (2005). «О великом споре о шлейфе». Chinese Science Bulletin . 50 (15): 1537. doi :10.1360/982005-1156. ISSN  1001-6538.
  55. ^ Кэмпбелл, Иэн Х.; Керр, Эндрю К. (июль 2007 г.). «Великие дебаты о плюме: проверка теории плюма». Химическая геология . 241 (3–4): 149–152. doi :10.1016/j.chemgeo.2007.01.013.
  56. ^ abc Pratt, Sara (2015-12-20). "Вопрос о мантийных плюмах". Журнал EARTH . Американский институт геонаук. Архивировано из оригинала 2019-12-07 . Получено 2019-12-07 .
  57. ^ abc Foulger, Gillian R. (2010). Плиты против плюмов: геологический спор . Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-Blackwell. ISBN 978-1-4443-3679-5. С момента появления гипотезы мантийного плюма в 1971 году ученые столкнулись с проблемой того, что ее предсказания не подтверждаются наблюдениями. В течение тридцати лет обычной реакцией было адаптировать гипотезу многочисленными способами. В результате множество текущих вариантов плюма теперь равнозначно нефальсифицируемой гипотезе.
  58. ^ Хагструм, Джонатан Т. (2005). «Антиподальные горячие точки и биполярные катастрофы: были ли причиной столкновения крупных океанических тел?» (PDF) . Earth and Planetary Science Letters . 236 (1–2): 13–27. Bibcode : 2005E&PSL.236...13H. doi : 10.1016/j.epsl.2005.02.020.
  59. ^ Керр, Ричард А. (31 января 1997 г.). «Глубоко погружающиеся плиты перемешивают мантию». Science . 275 (5300). AAAS: 613–615. doi :10.1126/science.275.5300.613. S2CID  129593362 . Получено 13 июня 2013 г. .
  60. ^ Ji, Ying; ataf, Henri-Claude N (июнь 1998 г.). «Обнаружение мантийных плюмов в нижней мантии методом дифракционной томографии: Гавайи». Earth and Planetary Science Letters . 159 (3–4): 99–115. Bibcode : 1998E&PSL.159...99J. doi : 10.1016/S0012-821X(98)00060-0.
  61. ^ Джеймс, Дэвид Э.; Фоуч, Мэтью Дж.; Карлсон, Ричард У.; Рот, Джеффри Б. (май 2011 г.). «Фрагментация плиты, краевой поток и происхождение следа горячей точки Йеллоустоуна». Earth and Planetary Science Letters . 311 (1–2): 124–135. Bibcode : 2011E&PSL.311..124J. doi : 10.1016/j.epsl.2011.09.007.
  62. ^ Шмандт, Брэндон; Дьюкер, Кеннет; Хамфрис, Юджин и Хансен, Стивен (апрель 2012 г.). «Подъем горячей мантии через 660° под Йеллоустоуном» (PDF) . Earth and Planetary Science Letters . 331–332: 224–236. Bibcode : 2012E&PSL.331..224S. doi : 10.1016/j.epsl.2012.03.025.
  63. ^ Керр, Ричард А. (июнь 2013 г.). «Геофизические исследования, связывающие глубины Земли и геологию заднего двора». Science . 340 (6138): 1283–1285. Bibcode :2013Sci...340.1283K. doi :10.1126/science.340.6138.1283. PMID  23766309.
  64. ^ Керр, Ричард А. (апрель 2013 г.). «The Deep Earth Machine Is Coming Together». Science . 340 (6128): 22–24. Bibcode :2013Sci...340...22K. doi :10.1126/science.340.6128.22. PMID  23559231.

Внешние ссылки

Найдите информацию о мантийном плюме в Викисловаре, бесплатном словаре.