Плюмы Островов Кука (Cook), Самоа (Samoa), Таити (Tahiti), подводной горы Макдональд (Macdonald)

Схема горячих точек Самоа, Таити, Макдональд

Cook Island.

Острова Кука - подводная гора Макдональд.
Рисунок . Острова Кука – подводная гора Макдональд.

Острова Кука находятся в южной части Тихого океана, к северо-востоку от Новой Зеландии, между Французской Полинезиией и Американским Самоа.
15 основных островов архипелага занимают площадь, превышающую 2.2 млн. км2. Архипелаг подразделяется на две группы: Южные Острова Кука и Северного Острова Кука. Острова были сформированы в результате вулканической активности. Северная группа островов старше и состоит из шести атолловых, которые являются затонувшими вулканы, увенчанными коралловыми рифами.

Острова Самоа.

Архипелаг Самоа включает острова, охватывающие площадь 3030 км2 и расположенные в центральной части юга Тихого океана. Архипелаг Самоа является составной частью Полинезии и, в более широком плане, региона под названием Океания.
Самоа с геологической точки зрения – это цепь вулканических островов. Горячая точка расположена в восточной части островов Самоа. Над этой “неподвижной” глубокой и узкой точкой (плюмом) перемещается Тихоокеанская тектоническая плита, на поверхность которой, через земную кору извергается магма. Острова Самоа образуют прямолинейную цепочку островов, простирающуюся в широтном направлении, совпадающим с направлением перемещения (с востока на запад) Тихоокеанской тектонической плиты.
Однако, вопреки теории временной прогрессии, разработанной для горячих точек, и на острове Savai’i, самом западном из цепи островов Самоа, и на острове Тау (Ta’u), самом восточный из островов Самоа, наблюдались вулканические извержения в последнее столетие.
Против плюмового происхождения архипелага Самоа свидетельствует относительная молодость субаэральных пород острова Savai’i, самого западного из островов и, соответственно, наиболее удаленного от плюма, что противоречит классической модели прогрессии возраста.
Близость цепи островов Самоа к глубоководной впадине (желобу) Тонга, распрложенному на юге, возможно объяснит молодость магматических пород острова. Магма могла просачиваться через трещины в напряженных зонах разломов. В 2005 году были собрали дополнительные образцы подводных пород из глубоких флангов и разрывов острова Savai’i. Возраст пород составил около пяти миллионов лет, что более соответствует модели горячей точки.

Подводная гора Макдональд.

Подводная гора Макдональд имеет неглубоко залегающую вершину (саммит) – примерно на 20 м ниже уровня моря. Первое зафиксированное извержение произошло в 1987 году, в процессе которого были отобраны образцы плавучего лавы, состоящие из щелочных базальтов. Второе извержение произошло в 1989 году.
Горячая точка Макдональд является вулканическим горячей точкой в южной части Тихого океана. Горячая точка сформировала подводную гору Макдональд, и, возможно, цепь островов Austral-Cook.

Cook-Austral вулканическая цепь
Рисунок . Cook-Austral вулканическая цепь

Cook-Austral вулканическая цепь расположена на южной части Тихоокеанской плиты, в области аномальной мелкого дна моря, известного как Южно-Тихоокеанского поднятия (superswell) (McNutt & Fischer, 1987). В пределах этого региона выявлены обширные геохимическая и термальная аномалии SOPITA (South Pacific Isotopic and Thermal Anomaly, [Staudigel et al., 1991]). Цепь простирается на северо-запад от активного подводного вулкана Макдональд до островов Аитутаки более чем на 2200 км. Цепь состоит из 11 островов и атоллов. Ориентация Cook-Austral цепи примерно совпадает с направлением современного движения Тихоокеанской плиты (11 см / год в N 115°).

Плюмы Архипелаг Самоа, острова Кука и остров Таити.

Трехмерный вид мантийных плюмов под горячими точками Островов Кука (CI), Таити (TH) по данным томографии на P-волнах (слева) и S-волнах (справа).

Рисунок . Трехмерный вид мантийных плюмов под горячими точками Островов Кука (CI), Таити (TH) 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.

Архипелаг Самоа, острова Кука и остров Таити расположены близко друг от друга, но под ними отчетливо видны отдельные аномалии, восходящие из центральной области Тихоокеанского суперплюма. Глубинное происхождение плюмов подтверждается высокими значениями наблюдаемых соотношений изотопов 3He / 4He. Модели PRI-P05 и PRI-S05 дают совпадающие результаты по многом особенностям аномальных зон, в том числе и в том, что плюмы Самоа и Островов Кука являются независимыми вплоть до глубины 1450 км. Плюм Таити является отчетливо видимым плюмом в нижней мантии, достаточно сильным и контрастным, чтобы проявитьсяи в модели лучевой томографии (Zhao, 2004) и даже в модели S20RTS. Различия в амплитуде аномалии в срединной части мантии, на глубине около 1000 км, можно объяснить отсутствием разрешения в системе наблюдения. Разрешение улучшается с глубиной, но в моделях продольных поперечных волн наблюдается сильное различие вблизи границы ядро-мантия.

Трехмерный вид мантийных плюмов под горячими точками Островов Самоа (SM), Кука (CI) по данным томографии на P-волнах (слева) и S-волнах (справа).

Рисунок . Трехмерный вид мантийных плюмов под горячими точками Островов Самоа (SM), Кука (CI) 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.

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.