Мантийный плюм
Плюм (англ. plume) — горячий мантийный поток, двигающийся от основания мантии у ядра Земли независимо от конвективных течений в мантии. Главным агентом теплопереноса является «горячая струя» расплава.
Мантийные плюмы считаются ответственными за возникновение:
- траппов,
- внутриконтинентальных рифтов;
- горячих точек (типа Гавайская горячая точка).
Теория плюмов
Теория плюмов первоначально была предложена канадским геофизиком Дж. Т. Уилсоном в 1969 году; в ней существование восходящих конвективных потоков в земной мантии постулировалось для объяснения наличия горячих точек. Первоначально Уилсон применил концепцию плюма к Гавайским островам, сумев объяснить увеличение возраста гор Гавайского подводного хребта по мере удаления от текущего местоположения горячей точки[1]. По мнению Уилсона, Гавайские острова возникли как часть тектонической плиты (распространяющейся на значительную часть Тихого океана), которая смещается на северо-запад над фиксированной горячей точкой; последняя проявляет себя в виде цепочки вулканов.
С 1971 года над развитием теории плюмов работали американский геофизик У. Дж. Морган[2] и другие учёные, применившие её ко многим других горячим точкам.
- Образование плюмов
Большинство изученных мантийных аномалий начинаются в пограничном слое между мантией и внешним ядром, так называемом D" слое, в котором наблюдается значительное увеличение температуры. Как в любой расслоенной гидродинамической системе с ярко выраженным термоклином, на этой границе возникают неровности, которые могут перерасти в мантийный плюм различных размеров.
По одной из других гипотез, мантийный плюм начинает функционировать, когда несколько континентальных плит собираются в суперконтинент, препятствуя выходу внутриземного тепла наружу. Образующийся восходящий конвективный поток в мантии приподнимает плиту в виде свода, меняя форму геоида (к примеру, в районе Гавайского плюма и сейчас существует 50 метровая выпуклость). Далее суперконтинент разрушается по сформировавшимся трещинам, а сам плюм может существовать после этого длительное время (до миллиарда лет)[3].
- Взаимоотношение тектоникой литосферных плит
До настоящего времени достоверно не установлены взаимоотношения между плюмами и конвективными ячейками в мантии, предполагающимися теорией литосферных плит. Однако, установлено, что некоторые мантийные плюмы в течение длительного времени сохраняли стационарное положение[4].
Строение плюма
Рассмотрим строение плюма на примере плюма Йеллоустонского супервулкана на северо-западе США (кальдера этого гигантского древнего вулкана были обнаружены по спутниковым снимкам в 1960-е годы)[5].
В результате исследований оказалось, что под супервулканом до наших дней сохраняется громадный пузырь магмы, причём глубина этого пузыря составляет более 8 тысяч метров. Температура расплава внутри превышает 800 °C; этого хватает, чтобы подогревать термальные источники, нагнетать из-под земли пары воды, сероводород и углекислоту[5].
Плюм, обеспечивающий «питание» для вулкана Йеллоустон, представляет собой вертикальный поток твёрдой мантийной породы, раскалённый до 1600 °C. Ближе к поверхности Земли часть плюма расплавляется в магму, что приводит к образованию гейзеров и грязевых котлов. В разрезе плюм представляет собой 660-километровый столб с боковыми вздутиями, расширяющийся кверху в форме воронки. Два его верхних ответвления находятся непосредственно под территорией Йеллоустонского национального парка, образуя магматическую камеру (глубина её — 8−16 км ниже поверхности Земли). На протяжении миллионов лет Северо-Американская континентальная плита сдвигалась относительно плюма, а он раз за разом «прожигал» новые кальдеры, вызывая очередные извержения[6].
См. также
Примечания
- ↑ Wilson, J. T. A Possible Origin of the Hawaiian Islands // Canadian Journal of Physics, 41, 6, 1969. — P. 863—870. — doi:10.1139/p63-094.
- ↑ Morgan, W. J. Convection plumes in the lower mantle // Nature, 230, 5288 (5 March), 1971. — P. 42—43. — doi:10.1038/230042a0.
- ↑ Гангнус А. А. Технопарк Юрского периода. Загадки эволюции. — М.: Вече, 2006. — ISBN 5-9533-1088-9. стр. 163—167
- ↑ Геологи нашли под Северной Америкой древний поток магмы Архивная копия от 18 сентября 2013 на Wayback Machine Лента.ру
- ↑ 5,0 5,1 Ауф дем Кампе, 2013, с. 49.
- ↑ Ауф дем Кампе, 2013, с. 51.
Литература
- Пучков В. Н. «Великая дискуссия» о плюмах: так кто же все-таки прав? // Геотектоника. 2009. № 1. С. 3-22.
- Ауф дем Кампе, Йорн. В самое пекло // Гео. — 2013. — № 03 (180). — С. 42—55. Архивировано 8 февраля 2015 года.
Ссылки
- mantleplumes.org — сайт о мантийных плюмах
- largeigneousprovinces.org — Large Igneous Provinces (LIPS)
 |