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.

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.