Гавайи – наиболее типичная горячая точка. Но ее расположение в срединной части Тихого океана, вдалеке от землетрясений и сейсмостанций создает трудности при томографическом изучении. Для ее изучения была развернута локальная группа станций, по данным которой были выполнены ранние томографические исследования [Ellsworth 1977, Ellsworth & Koyanagi 1977]. Так как станции располагались на островах, апертура была небольшой, что ограничило глубину исследования 150-ю километрами. В результате удалось выявить лишь магматический канал, пересекающий литосферу и питающий вулканы.
Недавно получены новые результаты [Tilmann 1999]. Использована та же группа станций, и то же распределение землетрясений, что и ранее, но с учетом прогресса, достигнутого за 20 лет в сборе данных, их анализе и инверсии. В результате выявлена простирающаяся в северо-западном направлении низкоскоростная (-3%) аномалия вдоль Гавайских островов, которая кажется расщепляется на более неоднородные пятна ниже 80 км.
Эти изображения не проясняют ситуацию с существованием плюма под Гавайями. Необходимо установить донные широкополосные сейсмографы вокруг Гавайев.
Интересный эксперимент [Priestley & Tilmann(1999] представил информацию о верхней части Гавайского плюма. Используя информацию, полученную локальной группой широкополосных сейсмографов, установленных на Гавайях с 1994 года, авторы смогли измерить дисперсию поверхностных волн на коротком пути между локальной группой и постоянной станцией Kipapa (Geoscope, IRIS), расположенной на острове Оаху (Рис. 1).
Рис. 1. Топография океанического дна для Гавайской вулканической цепи в Меркаторной проекции (ЕТОРО5). Для визуального представления использована программа GMT (Generic Mapping Tools) [Wessel & Smith 1991].
Эти исследования хорошо дополняют ранее выполненные работы по изучению дисперсии поверхностных волн между Оаху и островом Мидуэй [Woods et al 1991, Woods & Okal 1996]. Волны Релея с периодами 20 – 80 сек. отчетливо замедляются вдоль пути Оаху – Гавайи. Были рассчитаны два профиля (Рис. 2) для двух различных путей. Сравнение дает значение скорости S-волн примерно на 5% ниже нормальных скоростей под Гавайским поднятием вплоть до глубины 200 км. Предварительные результаты эксперимента SWELL [Laske et al 1999] также, кажется, указывают на понижение скоростей поперечных волн относительно нормальных значений на этих глубинах под Гавайским поднятием. Эти предварительные данные могут оказаться полезными, но они требуют более углубленного анализа.
Рис. 2.Скоростная модель поперечных волн по линии от Оаху до Гаваев (Рис. 1) под Гавайским поднятием (показан красным цветом со статистическим разбросом значений) [Tilmann 1999] в сопоставлении с нормальными разрезами литосферы Тихого океана различного возраста [Nishimura & Forsyth 1989] и с более ранним профилем между Мидвэй и Оаху (Рис. 1.) [Woods & Okal 1996]. На разрезе для Гавайского поднятия видно снижение скорости поперечных волн на 5% до глубин 200 км (по крайней мере) относительно нормальных значений.
Например, была проведена оценка того, как плюмоподобные неоднородности могут рассеивать поверхностные волны [Capdeville et al 2000]. Используя формализм нормальной моды и аппроксимацию Борна, авторы разработали комплексный анализ прямой задачи. Они показали, что для реалистичных параметров плюма амплитуда рассеянных волн мала (2% – 10%). Так же было показано, что на фундаментальную моду поверхностных волн оказывает большее влияние подушка низкоскоростного материала, а не ствол плюма. Приложение этих данных к Гавайям не дало убедительных результатов.
Источники информации:
Nataf H.-C.Seismic imaging of mantle plumes.Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2000. v. 28, p. 391–417