Проблема мантийных плюмов и горячих точек
2.2.3. Проблема мантийных плюмов и горячих точек. Мантийные струи (плюмы). Необходимость введения понятия. Закономерности распределения в пространстве. Глубина зарождения плюмов. Изменение роли гор точек в истории Земли. Положение глубинных корней плюмов. Стационарность положения горячих точек. Термохимическая природа плюмов. Размещение горячих точек на земной поверхности. Связь плюмов с конвекцией вещества мантии. Длительность существования плюмов. Мантийные струи (плюмы) 1. Необходимость введения понятия. Попытка объяснить внутриплитный магматизм (введено в 60-х гг. Дж. Т. Вилсоном и У. Морганом). Идея мантийных плюмов (mantle plumes) и горячих точек (hot spots) была выдвинута Дж. Морганом в 1971 – 1972 гг. для объяснения явлений внутриплитного магматизма (вне границ плит). По их представлениям активизация платформ порождается горячими струями, поднимающимися от границы ядра и мантии. При движении плит горячие точки остаются на месте. На плите остаются следы горячих точек. Они трассируются проявлениями разновозрастного магматизма, а в океанах – цепочками островов. Плюмами объясняется образование платобазальтовых полей (траппов) («Large Igneous Provinces» - LIP) на континентах и в океанах. 2. Закономерности распределения в пространстве. Выделяются до 117 точек. Однозначно выделяемые: 1) океанские – находятся на осях спрединга СОХов, - тяготеют к осям (о-в Исландия, Азорские, Пасхи), - в р-нах тройных точек, - на пересечении с разломами, - на трансформных разломах далеко от СОХ-ов. 2) континетальные располагаются - в рифтовых системах, - в тройных сочленениях рифтов, - на пересечениях их крупными трансформными разломами. Вулканы Африки, Центрального Французского массива. Существуют «горячие поля» (суперплюмы) (Зоненшайн, Кузьмин, 1981). В океанах – центральная западная часть Тихого океана. На континентах палеосуперплюмы – трапповые поля платформ. 3. Глубина зарождения плюмов. По характеру магматизма она должна быть - в океанах более 60 км, - на континентах – не менее 150 – 200 км. Данные сейсмотомографии показывают, что зарождение плюмов может происходить - на границе мантии и ядра (Тихий океан), - на границе нижней и верхней мантии (Инд океан), - в верхах астеносферы. Положение глубинных корней плюмов? Б-во считает, что плюмы зарождаются в слое D". Он расположен на границе ядра и мантии на глубине 2700 – 2900 км. Это доказано для 15 горячих точек из 49. Использовались данные сейсмотомографии. Исследования суперплюмов Восточной Африки и Тихого океана показали их связь с прослоем ULVZ – ультранизких скоростей распространения сейсмических волн слоя D".
С помощью сейсмотомографии выявлены суперплюмы Гавайских островов и под Восточной Африкой.
Косвенные признаки нижнемантийного происхождения плюмов: - отношение 3He/4He. - повышенное содержание Pt, Re, Os в продуктах магматизма - повышенное отношение Fe/Mn. Часть плюмов может иметь неглубокие корни: в нижней и верхней мантии. 4. Изменение роли гор точек в истории Земли. На раннем этапе (4 – 3 млрд л. назад) они играли первостепенную роль. Господствовала плюм-тектоника. Причины: Внутренняя – конвекция в-ва, Внешняя – метеоритная бомбардировка. В конце этапа плюм-тектоника существовала одновременно с эмбриональной тектоникой плит (аналогично тектонике Венеры). Следующий этап - переход плюм-тектоники к плейт-тектонике. Обусловлен образованием хрупкой литосферы, разбитой сетью разломов. Плюмы, сосредоточенные в узлах пересечения разломов, могли давать вдоль них апофизы и создавать оси спрединга. Т.обр. плюм-тект-ка привела к формированию плейт-тектоники. Наиболее крупные плюмы, располагающиеся в узлах гексагональной регматической сети, могли сохраняться и в дальнейшем вплоть до современной эпохи.
2. Стационарность положения горячих точек. Выявлены изменения положения горячих точек и плюмов. 3. Термохимическая природа плюмов. Для поднятия плюмов необходимо, чтобы температура их в-ва отличалась от окружающей среды (мантии) на 200 – 300о, а само в-во отличалось от неё по составу. Одно мнение: раз плюм идет из нижней мантии, его состав не должен быть деплетирован, т.е. должен иметь хондритовый состав (каменные метеориты, состав пироксен-оливиновый). Повышенное содержание платиноидов указывает на участие вещества жидкого ядра в его составе. 4. Размещение горячих точек на земной поверхности. Оно контролируется ослабленными зонами литосферы: - тройные сочленения спрединговых хребтов (Азорские о-ва в Атлантике), - пересечения хребтов трансформными разломами (о. Исландия), - внутриконтинентальные рифтовые системы (Восточно-Африканская, Байкальская). 5. Связь плюмов с конвекцией вещества мантии. Плюмы, связанные со спрединговыми хребтами, а также с континентальными рифтами, приурочены к восходящим ветвям конвективных ячей. 6. Длительность существования плюмов. Установлено, что Северо-Атлантический плюм существует с сенона (К2), а Императорско-Гавайский с палеоцена, т.е. они могли существовать сотни млн л. 2.2.4. Проблемы рифтогенеза. Внутреннее строение рифтов, две основные модели: модель симметричного рифта, модель асимметричного рифта. Механизмы погружения рифтовой впадины, пассивный и активный рифтинг.
|
