Схематический разрез динамической Земли, проведенный через ось вращения, проходящий через три типа плюмов/горячих точек

Различные типы горячих точек Земли.

 

Выделение “первичных” плюмов.

Перечислим пять критериев для типизации современных горячих точек Земли.
1. Наличие линейных вулканических цепочек с монотонной изменением возраста;
2. Наличие покровных базальтов в начале следа;
3. Большой восходящий поток / высокая плавучесть;
4. Согласованно высокое отношение третьего к четвертому изотопу гелия;
5. Значительное снижение скорости поперечных волн (VS) в подстилающей мантии.

В Таблице “Список горячих точек и их параметров” представлены:
– имена (и некоторые псевдонимы) 49 горячих точек Земли, координаты которых могут варировать более, чем на 500 км в различных публикациях);
– следы горячих точек и трапповые/покровные базальты или океанические плато (если они существуют);
– оценки плавучести и их надежности определения;
– аномалии скорости поперечных волн на глубине 500 км, согласно томографической модели Ритсемы и др.
Анализ показывает, что лишь девять горячих точек удовлетворяют как минимум трем критериям из пяти возможных критериев и потенциально обязаны своим происхождением глубинным или “первичным” плюмам. С появлением дополнительных данных, для некоторых горячих точек суммарные значения критериев могут повыситься. Например Marquesas, Galapagos и Kerguelen могут присоединиться к списку первичных плюмов в будущем. Но несмотря на высокую плавучесть, горячая точка Marquesas имеет низкое соотношение 3He/4He и не выражена в томографии и возвышенность Шатского может быть не квалифицирована как океаническое плато, которое бы обозначало место зарождения горячей точки Marquesas. Поэтому горячую точку Маркизские острова можно  исключить из списка точек, берущих свое начало от “первичного” плюма. Горячая точка Макдональд не включена в список первичных точек, так как суммарное значение критериев у этой горячей точки равно двум. Если связь горячей точки Макдоналд со следом и океаническим плато, как предлагают некоторые авторы, будет подтверждена, эта горячая точка будет включена в группу потенциально “первичных” горячих точек.
Одна из девяти горячих точек со значением суммарного критерия не менее трех, Самоа, показывает ясный, короткий след без покровных базальтов или океанического плато в своем начале.

Отсутствие доказательств наличия или отсутствия покровных базальтов (например для Гаваев начальные покровные базальты погут быть субдуцированы) не позволяет исключить потенциальных кандидатов в “первичные” горячие точки из списка. Наличие же свидетельства отсутствия начальных плюмов дает основание считать, что это горячие точки другого типа.

Горячая точка Caroline, похоже, не имеет ни томографических аномалий, ни покровных базальтов. Поэтому остается только семь горячих точек, для которых надежно подтверждается существование глубинных “первичных” плюмов. Перечислим эти семь горячих точек:
Hawaii, Easter и Louisville в Тихоокеанском полушарии;
Iceland, Afar, Reunion и Tristan в Индо – Атлантическом полушарии.
Оставшиеся около 40 горячих точек не являются первичными горячими точками. У этих горячих точек нет достаточного количества индикаторов глубинного, нижнемантийного происхождения. Эти сорок оставшихся горячих точек могут быть подразделены на две группы, одна из которых может иметь происхождение, связанное с транзитной зоной, другая группа объединяет горячие точки с более поверхностным происхождением.

Список горячих точек и их параметров.


 


Hotspot


Lat


Lon (°E)


Track


Flood/


plateau


Age


(Ma)


Buoy.


Reliab.


3He/4He


Tomo


(500)


Count


1


Afar


10N


43


no


Ethiopia


30


1


good


high


slow


4

2

Ascension

8S

346

no

no

/

na

na

na

0

0+?

3

Australia E

38S

143

yes

no

/

0.9

fair

na

0

1+?

4

Azores

39N

332

no?

no

/

1.1

fair

high?

0

1+?

5

Baja/Guadalupe

27N

247

yes?

no

/

0.3

poor

low

0

0+?

6

Balleny

67S

163

no

no

/

na

na

na

0

0+?

7

Bermuda

33N

293

no

no?

/

1.1

good

na

0

0+?

8

Bouvet

54S

2

no

no

/

0.4

fair

high

0

1+?


9


Bowie


53N


225


yes


no


/


0.3


poor


na


slow


2+?

10

Cameroon

4N

9

yes?

no

/

na

na

na

0

0+?


11


Canary


28N


340


no


no


/


1


fair


low


slow


2


12


Cape Verde


14N


340


no


no


/


1.6


poor


high


0


2


13


Caroline


5N


164


yes


no


l


2


poor


high


0


3

14

Comores

12S

43

no

no

/

na

na

na

0

0+?

15

Crozet/Pr. Edward

45S

50

yes?

Karoo?

183

0.5

good

na

0

0+?

16

Darfur

13N

24

yes?

no

/

na

poor

na

0

0+?

17

Discovery

42S

0

no?

no

/

0.5

poor

high

0

1+?


18


Easter


27S


250


yes


mid-Pac mnt?


100?


3


fair


high


slow


4+?

19

Eifel

50N

7

yes?

no

/

na

na

na

0

0+?

20

Fernando

4S

328

yes?

CAMP?

201 ?

0.5

poor

na

0

0+?


21


Galapagos


0


268


yes?


Carribean?


90


1


fair


high


0


2+?

22

Great Meteor/New England

28N

328

yes?

no?

/

0.5

poor

na

0

0+?


23


Hawaii


20N


204


yes


subducted?


> 80?


8.7


good


high


slow


4+?

24

Hoggar

23N

6

no

No

/

0.9

poor

na

slow

1


25


Iceland


65N


340


yes?


Greenland


61


1.4


good


high


slow


4+?

26

Jan Mayen

71N

352

no?

yes?

/

na

poor

na

slow

1+?


27


Juan de Fuca/Cobb


46N


230


yes


no


/


0.3


fair


na


slow


2+?


28


Juan Fernandez


34S


277


yes?


no


/


1.6


poor


high


0


2+?


29


Kerguelen(Heard)


49S


69


yes


Rajmahal?


118


0.5


poor


high


0


2+?


30


Louisville


51S


219


yes


Ontong-Java


122


0.9


poor


na


slow


3+?

31

Lord Howe (Tasman East)

33S

159

yes?

no

/

0.9

poor

na

slow

1+?


32


Macdonald (Cook-Austral)


30S


220


yes?


yes?


/


3.3


fair


high?


slow


2+?

33

Marion

47S

38

yes

Madagascar?

88

na

na

na

0

1+?


34


Marqueses


10S


222


yes


Shatski?


???


3.3


na


low


0


2+?

35

Martin/Trindade

20S

331

yes?

no

/

0.5

poor

na

fast

0+?

36

Meteor

52S

1

yes?

no

/

0.5

poor

na

0

0+?


37


Pitcairn


26S


230


yes


no


/


3.3


fair


high?


0


2+?

38

Raton

37N

256

yes?

no

/

na

na

na

slow

1+?


39


Reunion


21S


56


yes


Deccan


65


1.9


poor


high


0


4

40

St Helena

17S

340

yes

no

/

0.5

poor

low

0

1


41


Samoa


14S


190


yes


no?


14?


1.6


poor


high


slow


4

42

San Felix

26S

280

yes?

no

/

1.6

poor

na

0

1+?

43

Socorro

19N

249

no

no

/

na

poor

na

slow

1+?


44


Tahiti/Society


18S


210


yes


no


/


3.3


fair


high?


0


2+?


45


Tasmanid (Tasman central)


39S


156


yes


no


/


0.9


poor


na


slow


2

46

Tibesti

21N

17

yes?

no

/

na

poor

na

0

0+?


47


Tristan


37S


348


yes


Parana


133


1.7


poor


low


0


3

48

Vema

33S

4

yes?

yes? (Orange R.) /

na

poor

na

0

0+?

 


49


Yellowstone


44N


249


yes?


Columbia?


16


1.5


fair


high


0


2+?

 

1

2

3


4


5

6


7

8


9


10

11



Hotspot


Lat


Lon (°E)


Track


Flood/


plateau


Age


(Ma)


Buoy.


Reliab.


3He/4He


Tomo


(500)


Count

Пояснения к таблице.

Горячие точки, приведенные в таблице, выбраны из ниболее часто цитируемых каталогов. Таблица включает следующие колонки: 1 – имя горячей точки; 2,3 – широта и долгота; 4 – наличие линейного следа или цепи датированных подводных гор продолжающихся от в настоящее время активного положения горячей точки; 5,6 – наличие и возраст траппов (покровных базальтов) или океанических плато в начале цепочки подводных гор горячей точки; 7, 8 – плавучесть (в 108 kg s-1) и достоверность ее определения; 9 – наличие согласованных высоких значений отношения 3He/4He для горячей точки в соответствии с обзором Farley and Neroda с некоторыми изменениями; 10 – наличие аномалий пониженных скоростей поперечных волн (VS) на глубине 500 км под под следом горячей точки на поверхности Земли (Рис. 1) в соответствии с томографической моделью Ритсемы и др. ]; 11 – количество положительных значений для пяти характеристик из колонок 4, 5, 7, 9 и 10. Значение “один” для каждого столбца принимается, если выполняются следующие условия для соответствующих параметров:
– плавучесть (7) больше, чем 108 kg s-1;
– отношение 3He/4He (9) согласованно превышает в 10 раз это отношение для атмосферы RA;
– значения VS (10) в нижней четверти общего диапазона (-2% – +2%) относительно референтной скоростной модели на соответствующей глубине;
– наличие следа горячей точки (4);
– наличие трапповых базальтов или океанических плато (LIP – Large Igneous Province).
Если значение критерия не определено и может быть положительным, то к общему значению суммарного параметра в столбце 11 добавляется знак “?”, что обозначает, что значение суммарного параметра может быть выше указанного. Горячие точки со значениями суммарного параметра не менее двух (из пяти) выделены жирным шрифтом, а горячие точки со значениями не ниже трех – жирным курсивом.

 

Распределение 49 горячих точек (черные кружки), наложенное на томографические модели скоростей поперечных волн (VS) для глубин 500 км и 2850 км.
Распределение 49 горячих точек (черные кружки), наложенное на томографические модели скоростей поперечных волн (VS) для глубин 500 км и 2850 км.

Рис. 1. Распределение 49 горячих точек из таблицы 1 (черные кружки), наложенное на томографические модели скоростей поперечных волн (VS) для глубин 500 км и 2850 км. Цветом обозначены значения изменения скорости от -2% (красный цвет) до +2% (синий цвет). Семь “первичных” горячих точек, обозначены на схемах красными кружками и первыми буквами имени соответствующей горячей точки (A – Afar, Е – Easter, H – Hawaii, I – Iceland, L – Louisville, R – Reunion, Т – Tristan). 

Источники информации:
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.