Tag: томография

Из-за высокой вязкости части нижней мантии первичные (и, возможно, вторичные) плюмы ведут себя как квазипассивные трассеры крупномасштабных движений, навязанных нижней мантии квадруполярной конвекцией. Наличие двух групп первичных горячих точек свидетельствуют о наличии двух отдельных резервуаров квадруполярной конвекции, расположенных под Тихоокеанским и Африканским суперапвеллингами. Эти резервуары конвекции медленно перемещались (со скоростью ~10 мм в год) относительно друг друга последние 40-50 млн лет. В предшествующие же десятки миллионов летно указанные резервуары перемещались со значительно более высокой относительной скоростью (~50 мм в год). Относитедьные движения продолжались и до старейших из сохранившихся следов Гавайской горячей точки (т. е. до 80 млн лет назад).
Обратимся к кривой движения полюса (TPW) для того, чтобы оценить, когда это движение началось.

Временные изменения (горизонтальная ось – время, шаг десять миллионов лет, от 0 до 100 млн лет) четырех важных кинематических, географических или динамических индикаторов движения горячих точек. На всех графиках наблюдается ступенчатое изменение скорости движения на времени 40 – 50 млн лет. Поведение скорости показано непрерывной красной линией или пунктирной черной линией, в зависимости от того, когда произошло изменение скорости – 40 млн лет назад (красная линия) или 50 млн лет назад (пунктирная черная линия). а – Расстояние между наблюденными и предсказанными позициями для Гавайской горячей точки. Прогноз позиций основан на предположении, что горячие точки Реюньон и Гавайские острова остались неподвижны относительно друг друга; датированный след горячей точеки Реюнион передается Тихоокеанской плите с кинематическими параметрами через глубоководный желоб Адар (Adare) между Восточной и Западной Антарктидой. в, с – широтные изменения горячих точек Реюнион и Гаваи. d – Скорость блуждания полюса вдоль следа горячей точки с интервалом 10 млн лет.

Следов горячих точек становится меньше и следы становятся более неуверенные когда они идут назад в прошлое, и к оценкам движения полюса ранее 100 млн лет следует относиться с осторожностью. Однако имеются индикаторы того, что основная фаза блуждания полюса началась ~130 млн лет назад. Что запустило этот процесс? Геометрия аномалий плотности, ассоциируемые с двумя апвеллингами (в частности с двумя суперподнятиями) не имеют большого влияния на главную ось инерции Земли и, следовательно, на блуждание полюса. С другой стороны, холодный субдуцируемый материал, аккумулируемый в основании зоны субдукции в транзитной зоне, вдоль огромной ветви квадрупольной конвекции в нижней мантии, мог бы запустить значительный обвал в нижней мантии. Подобный обвал мог бы начаться в транзитной зоне около 130 млн лет назад, и вполне мог отклонить Землю на серию блужданий полюса, продолжавшихся до ~40-50 млн лет назад. Альтернативной интерпретацией могло бы быть исчезновение основной зоны субдукции, после чего и тепловой поток и средняя температура значительно и быстро изменились бы.
Самое последнее событие, совершавшееся 40-50 млн лет назад могло быть связано с закрытием огромной зоны субдукции Тетиса, вслед за генерализацией Индийской коллизии, что предлагалось в течении длительного времени для объяснения Гавае – Императорского изгиба. Отклонения полюсов Земли могут быть результатом подобных (редких) событий, которые сменяются периодами устойчивости, продолжающиеся десятки миллионов лет. А первичные горячие точки могли бы быть основным источником информации об истории того времени, в котором они существовали, являясь пассивными маркерами перестройки в двухячеистой геометрии нижнемантийных резервуаров.

Источники:
Courtillot V.,Davaille A., Besse J., and J. Stock Three distinct types of hotspots in the Earth’s mantle. Earth and Planetary Science Letters 205 (2003) 295-308.

Поставим вопрос о том, возможно ли происхождение двух типов апвеллингов, разного масштаба – “суперплюмов” и “первичных” плюмов из глубин на уровне подошвы нижней мантии? Последние эксперименты показали, что одновременная генерация суперплюмов и плюмов горячих точек действительно возникает естественным путем из термохимический конвекции в неоднородной мантии. Этот стиль зависит от показателя плавучести (отношение химической плотности аномалии к термальной плотности аномалии): для низкой плавучести (т. е. слабые аномалии плотности химического происхождения) генерируются большие купола или суперплюмы, в то время, как при высокой плавучести продуцируются долгоживущие термохимические плюмы. Аномалии плотности химического происхождения выявленные по сейсмическим данным и по данным физики минералов (по величие, возможно, меньшие, чем 2%) могут быть достаточными для продуцирования двух типов плюмов. В этих рамках, первичные плюмы могут быть термохимическими плюмами, продуцированными из неустойчивостей, вовлекших химические аномалии с большей плотностью. Более того, посколку термальный пограничный слой будет существовать на границе между суперплюмом и остальной мантией, от может генерировать вторичные термальные плюмы, тем более, если купол остановился в транзитной зоне, как это может быть в случае с Полинезией: множество горячих точек, которые произвели короткие линейные следы без покровных базальтов (т. е. Tahiti, Cook-Australs and Pitcairn), могут быть отнесены к вторичному типу плюмов. Отметим, что поверхностные движения этих вторичных плюмов будут также отражать ковекцию нижней мантии, следовательно будут согласовываться с плюмами, производными от первичных плюмов. Однако связанные с этими вторичными плюмами следы слишком короткие, для того чтобы отчетливо тестировать эти плюмы. В любом случае, короткие по длине и по времени следы и отсутствие покровных базальтов в начале этих горячих точек, позволяет отличать вторичные горячие точки от первичных.

Источники:
Courtillot V.,Davaille A., Besse J., and J. Stock Three distinct types of hotspots in the Earth’s mantle. Earth and Planetary Science Letters 205 (2003) 295-308.