Как устроена наша Земля?

  Все выпуски  

Как устроена наша Земля? Плюмы Боуи (Bowie), Хуан-де-Фука (Juan de Fuca)/Кобб (Cobb),


Батиметрическая карта залива Аляска, показывающая положение цепей подводных гор Кадьяк-Bowie и Кобб

Рисунок 1. Батиметрическая карта залива Аляска, показывающая положение цепей подводных гор Кадьяк-Bowie и Кобб (Wessel et al., 2006). На схеме показано приближенные расположение горячих точек Cobb (синий круг) и Bowie (красный круг).

Горячая точка Боуе (Bowie).

Батиметрическое карта подводной горы Bowie
Рисунок 2. Батиметрическое карта подводной горы Bowie

Горячая точка Боуе (Bowie) расположена в 180 км к западу от островов Королевы Шарлотты в Тихом океане. Практически все магматические породы имеют базальтовый состав. Извержения имеют эффузивный (не взрывной) характер, что обусловлено жидким состоянием базальтовой магмы. Горячая точка Bowie имеет ширину от 100 км до 150 км и подстилается плюмом, который расположен глубже. Извержения горячей точки Bowie оставили след на дне Тихого океана (в северной его части) в виде цепочки подводных гор, получивших название цепь подводных гор Кадьяк-Bowie. Самый древний вулкан в цепи подводных гор Кадьяк-Bowie имеет возраст порядка 24 миллионов лет, а самы молодой - это подводная гора Bowie. Геологические исследования показывают, что подводная гора Bowie сформировалось менее миллиона лет назад. Саммит подводной горы Bowie еще моложе и имеются признаки того, что последняя активность вулкана была 18 000 лет назад. Небольшая глубина подводной горы Bowie, с точки зрения некоторых геологов свидетельствует о том, что Bowie был активным вулканическим островом на протяжении последнего ледникового периода.

Горячая точка Хуан-де-Фука / Кобб.

Батиметрическое карта подводной горы Cobb, показывающий хорошо развитые, ступенчатую лавовые террасы, и кратероподобную морфологии конуса.
Рисунок 3. Батиметрическое карта подводной горы Cobb, показывающий хорошо развитые, ступенчатую лавовые террасы, и кратероподобную морфологии конуса.

Горячая точка Хуан-де-Фука/Кобб располагается в районе подводной горы Axial рифтовой зоны Хуан-де-Фука. Подводная гора Кобб находится в 100 км на запад от текущего местоположения активной горячей точки Хуан-де-Фука/Кобб. Радиометрический возраст этой подводной горы около 3.3 млн лет, что лишь на ~ 0,5 млн лет моложе подстилающей земной коры.

ПлюмыБоуи и Хуан-де-Фука / Кобб.

Под горячими точками Боуи (BW) и Хуан-де-Фука / Кобб (JC) располагаются неглубокие, обширные аномальные области пониженных скоростей. Трехмерный вид мантийных плюмов под горячими точками Боуи (BW), Хуан-де-Фука/Кобб (JC), Йеллоустоун (YW) по данным томографии на P-волнах (слева) и S-волнах (справа).

Рисунок 4. (а) Трехмерный вид мантийных плюмов под горячими точками Боуи (BW), Хуан-де-Фука/Кобб (JC), Йеллоустоун (YW) по данным томографии на P-волнах (слева) и S-волнах (справа). Площадь горизонтальных сечений 40 на 40. Положение сечений выбрано так, чтобы в их центральной части располагались изучаемые плюмы. Пропорции вертикальной шкалы были преувеличена таким образом, чтобы избежать наложения изображений в сечениях.

В верхних 300 км верхней мантии, низкоскоростная аномальная зона горячей точки Боуи (BW) становится частью обширной низкоскоростной аномальной области, простирающейся вдоль всего побережья Северной Америки.
Farallon Plate
Рисунок 5. Плита и рифтовая зона Фараллон.

Эта низкоскоростная аномалия может быть связана с реликтовой, спрединговой, рифтовой зоной плиты Фараллон (Farallon), которая и "подпитывает" горячие точки Боуи, Хуан-де-Фука / Кобб и Гваделупе (Guadalupe), одновременно. На глубине порядка 650 км появляются изолированные низкоскоростные аномалии, одна из которых находится под горячей точкой Боуи (BW) и простирается до глубины 1000 км (согласно теста на разрешение, вертикальная утечка в этом случае может быть исключена). Местоположение этого плюма совпадает с данными о низкоскоростной области в верхней части нижней мантии, полученными в результате наблюдения дифракции сейсмических волн (Nataf and VanDecar, 1993).

Горячая точка Йеллоустоун (Yellowstone).


Йеллоустонская горячая точка. Форма геоида. Геодинамика.
Рисунок 6. Йеллоустонская горячая точка. Форма геоида. Геодинамика.

С геологической точки зрения, Йеллоустон - типичная горячая точка Земли, которая имеет возраст 16 млн лет. С отчетливо выраженной прогрессивно-возрастной, линейной вулканической цепью, и топографическим, протяженным сводом юго-западного простирания (Saltzer and Humphreys, 1997; Humphreys et al., 2000; Waite et al., 2006). Породы Йеллоустонской горячей точки имеют высокий коэффициент (соотношение изотопов) 3He / 4He. Отсутствие глубокого, мантийного плюма под Йеллоустоунской горячей точкой на томографических моделях, построенных и по данным Р-волн (модель PRI-P05), и S-волн (модель PRI-S05) требует дальнейшего обсуждения и изучения. В верхней мантии скоротная аномалии значительно меньше по интенсивности, чем обширная область низких скоростей, которая простирается к югу от неё.
Горизонтальные сечения трехмерных мантийных плюмов по данным томографии на S-волнах под горячими точками Боуи, Хуан-де-Фука/Кобб, Йеллоустоун.

Рисунок 7. Горизонтальные сечения трехмерных мантийных плюмов по данным томографии на S-волнах под горячими точками Боуи, Хуан-де-Фука/Кобб, Йеллоустоун.

Лишь на модели PRI-S05 видна низкоскоростная аномалия на уровне 660-км переходной зоне, но глубже 1000 км в мантии низкоскоростной аномалии не обнаружено. Тестирование разрешения томографической модели показывает, что мантиный плюм радиусом 200 км, в котором изменение скорости (контраст) 0,3%, должен быть видим при использование данной системы наблюдений. Но более мелкие и менне контрастные детали уже недоступны для наблюдения этой системой. Вполне вероятно, что это обстоятельство и является основной причиной различий между глобальными и региональными томографическими инверсиями, выпоненнми ранее (Saltzer and Humphreys [1997], Humphreys et al. [2000], Waite [2004], and Waite et al. [2006].).

Реконструкция синтетического плюма, располагающегося в верхней мантии (с) и реконструкция синтетического плюма, простирающегося до глубины 2800 км (d) с целью тестирования на разрешение данных для плюмов Боуи, Хуан-де-Фука/Кобб,
Йеллоустоун.
Рисунок 8. Реконструкция синтетического плюма, располагающегося в верхней мантии (с) и реконструкция синтетического плюма, простирающегося до глубины 2800 км (d) с целью тестирования на разрешение данных для плюмов Боуи, Хуан-де-Фука/Кобб, Йеллоустоун.

В этих исследованиях кровля Йеллоустоунского узкого плюма, приуроченного к глубине 350 км, имеет радиус около 100 км. Плюмы подобных размеров трудно обнаружить при глобальных томографических исследованиях. Проведенные в 2006 году сейсмотомографические исследования (Waite et al. 2006) Йеллоустонского региона Р-волнами и S-волнами дали согласованные между собой результаты. Исследования подтвердили наличие интенсивной аномалии пониженных скоростей в интервале глубин от 50 до 200 км, залегающей непосредственно под Йеллоустонской кальдерой и Snake River Plain на востоке. Более слабая аномалия простирается примерно до глубины 400 км, отклоняясь при погружении на 300 км от вертикали в северо-западном направлении. Тело низкоскоростной аномалии соседствует с телом высокоскоростной аномалии, что позволяет сделать предположение о наличии нисходящий в глубь мантии ветви конвективной ячейки с относительно холодным и плотным веществом. Эти результаты интерпретируются следующим образом. Низкоскоростное тело - это мантийный плюм, то есть поднимающийся вверх от переходной зоны в мантии относительно разогретый материал. Плюм создает условия для образования конвекции в верхних 200-х км мантии, что, в свою очередь и объясняет долгоживущий вулканизм Йеллоустонской горячей точки.


Источники. - Montelli, R., G. Nolet, F. A. Dahlen, and G. Masters (2006), A catalogue of deep mantle plumes: New results from finite-frequency tomography, Geochem. Geophys. Geosyst., 7, Q11007, doi:10.1029/2006GC001248. - Jason D. Chaytor, Randall A. Keller, Robert A. Duncan, Robert P. Dziak Seamount morphology in the Bowie and Cobb hot spot trails, Gulf of AlaskaFirst Published:29 September 2007Vol: 8, Article Number: Q09016DOI: 10.1029/2007GC001712 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2007GC001712/full

В избранное