Как устроена наша Земля?

  Все выпуски  

Как устроена наша Земля? Плюм Исландия


Исландия. Хребет Рейкьянес. Рисунок 1. Исландия. Хребет Рейкьянес.

 Исландия представляет самую большую часть Срединно-океанического хребта над уровнем моря. Исландия сформировалась из вулканических извержений рифтовой зоны Центральной Атлантики приблизительно ~24 миллиона лет назад. Часть горного хребта, который включает остров Исландии, известна как Рейкьянес. Горный хребет смещается в среднем на 2.5 см в год. За прошлые 10,000 лет Восточно-Африканская зона разломов расширилась на 70 метров и снизилась на 40 м. Мало того, что середина океанского горного хребта изменяет географию Исландии, она также ответственна за вулканическую активность, которая создала остров. Когда две тектонических плиты двигаются, в коре образуются трещины, через которые и просачивается лава, формирующая ландшафт Исландии. Исландия - одно из наиболее геологически активных мест на Земле, где за последнее столетие произошло более десятка сильных извержений вулканов. Рейкьянес (исл. Reykjanes) - океанический хребет в Атлантическом океане, простирающийся на 1350 км к юго-западу от исландского полуострова Рейкьянес. Составная часть Срединно-Атлантического хребта. Глубины над хребтом Рейкьянес достигают 2000 м, на отдельных вершинах убывают до 587 м. На 53-м градусе северной широты юго-западное окончание хребта ограничено поперечной зоной разлома, южнее которой и начинается Срединно-Атлантический хребет. Наибольшая ширина хребта достигает 300 км

Сейсмотомографические исследования мантии Исландии.

Сейсмотомографические исследования мантии Исландии можно подразделить на региональные и глобальные. Региональные исследования выполняются региональными группами сейсмических станций, размещенных в пределах Исландии и сопредельных регионах. Глобальные исследования базируются на глобальной сети сейсмических станций.

Результаты региональных исследований.

Между 1993 и 1996 годами был проведен специальный эксперимент, получивший название ICEMELT. 15 широкополосных сейсмических станций записали 86 землетрясений [Bjarnason et al 1996]. В итоге были представлены скоростные модели P-волн и S-волн [Wolfe et al 1997], которые приведены на рисунке 2. Вариации скорости Р-волн и S-волн под Исландией.

Рисунок 2. Вариации скорости Р-волн и S-волн под Исландией. Две схемы в правой и левой колонках – это горизонтальные срезы на глубинах 125 км и 300 км. На нижних рисунках представлены вертикальные разрезы вдоль линий, показанных белым цветом на верхних схемах. Масштаб показан в верхней части рисунков [Wolfe et al 1997].

Модель на Р-волнах отчетливо представляет цилиндрическую аномалию уменьшения скорости на -2.5%, простирающуюся на глубину до 400 км. Модель на S-волнах блика к модели на продольных волнах, но имеет максимальное снижение скорости поперечных волн -4.0%.

Глобальные сейсмотомографические исследования.

Трехмерный вид мантийных плюмов под горячей точкой Исландия (IC) по данным томографии на P-волнах (слева) и S-волнах (справа).

Рисунок 3. Трехмерный вид мантийных плюмов под горячей точкой Исландия (IC) 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.

На модели PRIS05 не обнаружено вертикальной утечки, а разрешение на уровне средней мантии (midmantle) так хорошо, как и для модели PRI-P05 [Montelli et al., 2004a]. На основании этих данных предполагается рассмотреть Иссландский плюм с точки зрения глубинности его распространения, предположив его утончение на уровне средней мантии. Горизонтальные сечения трехмерных мантийных плюмов по данным томографии на S-волнах под горячей точкой Исландия (IC).

Рисунок 4. Горизонтальные сечения трехмерных мантийных плюмов по данным томографии на S-волнах под горячей точкой Исландия (IC).

И действительно, плюм на модели PRI-S05 напоминает собой образ пульсирующей струи, которая наблюдается в лабораторных экспериментах [Olson, 1990]. Реконструкция синтетического плюма

Рисунок 5. 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 плюма Исландия (IC).

Расчеты на разрешающую способность томографических построений проводились без учета сильной вариации с глубиной интенсивности скоростных аномалий. Но очевидно, что такая изменчивость оказывает влияние на изображение плюма и требует для своего воспроизведения более точной лучевой геометрии. Возможно, что именно подобная изменчивость интенсивности плюма с глубиной и привела к противоречивым представлениям о нем в начном мире. В пользу наличия пульсирующей плюмовой струи под Исландией свидетельствует и геологический разрез покровных излившихся отложений [White and Lovell, 1997], и аргоновая датировка эпизодических извержений подводных вулканических гор, расположенных в пределах Северо-Атлантической вулканической провинции [O’Connor et al., 2000]. Численное моделирование показывает, что пульсирующий плюм может генерировать V-образный линеамент земной коры трансзональных хребет Рейкьянес, простирающийся к югу от Исландии [Ito, 2001].

 

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.

- Nataf H.-C.Seismic imaging of mantle plumes.Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2000. v. 28, p. 391–417

- Исландия – океаническая горячая точка.

- Active Iceland Volcanoes (Eyjafjallajokull) 

 


В избранное