горячие точки

Каталоги горячих точек.

Самые ранние каталоги горячих точек составлены в конце 70-х начале 80-х годов 20-го столетия (Рис 1). Число выделенных горячих точек достигало 127 штук. Однако многие горячие точки из этого длинного списка – просто вулканы рифтовых зон, или рифтов расширяющихся зон тыловых частей островных дуг, которые не просто связать с узкими границами плит.

Классические горячие точки

Рис. 1. Классические горячие точки [Morgan, W.J., 1972, Deep mantle convection plumes and plate motions: American Association of Petroleum Geologists Bulletin, v. 56, p. 203–213.; Burke, K.C., and Wilson, J.T., 1976, Hot spots on the Earth’s surface: Journal of Geophysical Research (B), v. 93, p. 7690–7708; Crough, S.T., 1979, Hotspot epeirogeny: Tectonophysics, v. 61, p. 321–333, doi:10.1016/0040-1951(79)90304-4. ], а так же активные в настоящее время и недавно [Siebert, L., and Simkin, T., 2002, Volcanoes of the world: An illustrated catalog of holocene volcanoes and their eruptions: Smithsonian Institution, Global Volcanism Program Digital, http://www.volcano.si.edu/world/.] Красными треугольниками показаны наиболее значимые горячие точки. Черными квадратиками отмечены те горячие точки, которые будут отсеяны позже, в результате применения более строгих критериев выделения горячих точек [Crough, S.T., 1979], красными квадратиками показаны вулканы. 

 

Большинство из подобных объектов были изъяты из списка горячих точек. В настоящее время список горячих точек включает приблизительно от сорока до пятидесяти объектов (Рис. 2).
В 1979 году горячая точка была определена как регион, в котором внутриплитный или аномальный рифтовый вулканизм либо является стойким, или сопровождается широким топографическим воздыманием [Crough, S.T., 1979, Hotspot epeirogeny: Tectonophysics, v. 61, p. 321–333]. Были сведены воедино те объекты, которые удовлетворяли этим критериям, и этот каталог горячих точек является основой для более поздних каталогов. Список вулканических и тектонических образований, причисляемых к разряду горячих точек, за последние годы изменялся и обновлялся. Горячие точки приведены в таблице 1 и показаны на
рисунках 1-3. Имеется примерно 80 горячих точек, некоторые из них являются частью “горячих линий” (hotlines), некоторые установлены на основе анализа возрастных изменений (age progressions), а не как специфические вулканические образования. Имеются исследования, в которых на базе формалных критериев выделено до 5200 горячих точек (каждая ассоциируется с плюмом) – примерно по одной точке на каждые 300 километров земной поверхности [Malamud, B.D., and Turcotte, D.L., 1999, How many plumes are there?: Earth and Planetary Science Letters, v. 174, p. 113–124]. При таком количестве горячих точек возникает вопрос их отличия от обычных вулканов, подводных гор или даек, которые являются результатом плитной тектоники и возникшли из неглубоких магматических резервуаров или мантийных неоднородностей. И как в этом случае отделить горячие точки от современных и четвертичных вулканов.

 

Горячие точки, выделенные к настоящему времени.
Горячие точки, выделенные к настоящему времени.

Рис 2. Горячие точки, выделенные к настоящему времени. Некоторые из них являются частью “горячих линий”, некоторые горячие точки выделены на основании возрастных реконструкций (age progressions) а не на основе особенностей вулканического развития (rather than specific volcanic features). Красными треугольниками обозначены 51 горячая точка, черными квадратами вулканы, черными кружками обведены горячие точки, подстилаемые низкоскоростными аномальными областями проникающими в переходную зону мантии [Ritsema J., and Allen R. M., (2003) The elusive mantle plume. Earth and Planetary Science Letters 207 (2003) 1-12.]. Желтыми кружками выделены горячие точки, под которыми, согласно [Montelli, R., Nolet, G., Dahlen, F., Masters, G., Engdahl, E. & Hung, S.-H., 2004b. Finite-frequency tomography reveals a variety of plumes in the mantle, Science, 303, 338–343.] наблюдаются плюмы по данным томографии на Р-волнах. Ярко красными кружками обозначены горячие точки, под которыми выделены плюмы, берущие свое начало с пограничной области между мантией и ядром Земли (плюмы намечены на основе пяти вероятностных критериев подобных плюмов [Courtillot V.,Davaille A., Besse J., and J. Stock (2003) Three distinct types of hotspots in the Earth’s mantle. Earth and Planetary Science Letters 205 (2003) 295-308]). Если не учитывать тектонические аспекты, то можно наметить и другие кандидаты в горячие точки, кроме тех, которые вынесены на данную схему. 
Понятия (термины) “горячая точка” и “плюм” относятся к различным концепциям, но используются как взаимозаменяемые, и не имеют хорошо определенные значения, которые приняло бы все научное сообщество в области наук о Земле. С точки зрения некоторых ученых горячая точка – это регион с необычным (а иногда и не очень) магматизмом с точки зрения его размещения, объема или химизма по сравнению с другими сегментами океанической рифтовой системы.

 Hotspots and Crackspots.

Рис 3. Hotspots and Crackspots. Идет дискуссия в тексте. Имеются надежные свидетельства для неглубокого или тектонического происхождения точек, или имеется немного докзательств в поддержку термального или плюмного происхождения точек. Черными кружками отмечены точки, для которых уровень свидетельств в пользу плюмного или термального происхождения горячей точки ПРЕВЫШАЕТ объем свидетельств в пользу плитноетектонического происхождения. Маленькими красными крестиками отмечены горячие точки для которых имеется примерно ОДИНАКОВОЕ количество свидетельств как в пользу плюмного или термального происхождения, так в пользу платетектонической природы точки. Большими красными крестами отмечены точки, для которых свидетельств в пользу термального или плюмного происхождения МЕНЬШЕ, чем в пользу плитнотектонического происхождения. Красными квадратиками обозначены вулканы.
Геохимики используют термин плюм для обозначения любых объектов, имеющих аномальную геохимию. В динамике жидкостей плюм – это всплытие или погружение за счет температуры. В настоящее время термин плюм применяется к томографическим, геохимическим и другим “аномалиям”, которые имеют небольшие проявления на повехности Земли, или вовсе не проявляются на поверхности. Тем самым разделяя концепции горячих точек и аномалий плавления (имеется проявление на поверхности) от плюмов (не выраженных на поверхности Земли). Некоторые сейсмологи используют понятие плюм для обозначения любых областей мантии с более низкими, чем в среднем, сейсмическими скоростями. С этой точки зрения предполагается, что низкоскоростные структуры горячие и плавучие. На ранних томографических схемах использовались красные и другие теплые цвета для обозначения низкоскоростных структур и это было интерпретировано в последующих работах как то, что низкоскоростные области должны быть разогретыми. Однако причиной возникновения аномалий пониженной скрости может быть частичное плавление за счет низкой точки плавления области мантии, ее различия в химическом составе, и не обязательно плавучесть или даже более горячее ее состояние по сравнению с окружающим веществом.
В таблицу 1 внесены объекты, которые обозначены как “горячие точки” в последних опубликованных работах. Таблица носит компилятивный характер, и в нее включены сведения о местоположении горячей точки, о различных географических названиях, связанных с той или иной горячей точкой. Некоторый из приведенных в таблице горячих точек слабо или никак не проявлены на поверхности Земли.
Некоторые из объектов представляют из себя экстраполированные окончания вулканических цепей или были воссозданы, чтобы продлить предполагаемую монотонную возрастную прогрессию до настоящего времени, при предположении о фиксированном положении горячей точки или исходного плюма. Некоторые вулканические регионы имеют несколько центров вулканической активности и поэтому отнесены к различным, независимым горячим точкам. Приведем примеры “горячих линий” или линеаментов с множеством вулканических центров: рифт Пукапука, Кука – Австралийский – Макдональд регион, Цирцея – Асенсион – Святая Елена – Камерун регион (the Pukapuka ridge, the Cook-Austral-Macdonald region, and the Circe–Ascension–Saint Helena–Cameroon region). Наличие мультиплюмов было предположено под Афаром, озером Байкал, Азорским регионом (Afar, Lake Baikal, and the Azores region). С другой стороны, в тех регионах, где имеются хорошо выраженные возрастные последовательности (по крайней мере в начале вулканизма), как в Гавайских цепочке, как правило, предлагается единственная горячая точка. Несмотря на то, что в Гавайской цепи вулканов имеется много впечатляющих вулканов, Лоиху (Loihi) рассматривается, как местоположение горячей точки.
Таити (Мехетиа) и Таити-ити (Tahiti (Mehetia) and Tahiti-iti) части одной вулканической цепи и горячей точкой считается Мехетиа. Таити-ити меньший из двух вулканов. Пасха и Сала-и-Гомес (Easter and Sala y Gomez) обычно рассматриваются как алтернативное положение одной и той же горячей точки, как и для пары Circe and Ascension. Это примеры того, что выбор объектов, включаемых в каталог в некоторых случаях несколько условен. Данные из таблицы должны использоваться только совместно с локальнотектоническими данными. Так же важно учитывать геологическую историю. Можно утверждать, что каталог горячих точек не учитывает данные геологической истории, механизмов очагов или предположения о температуре и устойчивости местоположения. Однако существование или местоположение некоторых из предлагаемых горячих точек обосновывается предположениями о процессах, отличающихся от наблюдаемых геологических особенностей и геофизических признаков (не согласующихся с гелогическими и геофизическими наблюдениями). Поэтому, краткое обсуждение каждого члена каталога и критериев, используемые при включение объекта в список горячих точек, является неотъемлемой частью данного каталога.

Источник:
Anderson, D.L. and Schramm, K.A., 2005, Global Hotspot Maps, in Plates, Plumes & Paradigms, Foulger, G.R., Natland, J.H., Presnall, D.C, and Anderson, D.L., eds., Boulder, CO, Geological Society of America, Special Paper 388, pp. 19-29.