горячие точки

Карты горячих точек Земли.

На рисунке № 1 показаны горячие точки, обнаруженные или предлагаемые на ранних этапах исследований. Так же на схему вынесены современные вулканы и вулканы, активные в недалеком прошлом. Треугольниками обозначены наиболее значимые горячие точки. Черными квадратиками обозначены менее значимые горячие точки, которые позже перестали считать горячими точками. Карта морского и океанического дна содержит много дополнительных элементов, в том числе фрактальные зоны, поля подводных гор, множество активных в настоящее время или недавно вулканов, которые были распознаны Вилсоном и Морганом (Wilson and Morgan), когда они работали над идеями горячих точек и островных цепочек.

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. 

 

На рисунке № 2 показана карта горячих точек, включенных в Таблицу горячих точек. Дополнительно, помечены те горячие точки, под которыми имеются плюмы, согласно трем, нижеприведенным исследованиям.
1. Ритсема и Аллен [Ritsema J., and Allen R. M., (2003) The elusive mantle plume. Earth and Planetary Science Letters 207 (2003) 1-12.] (черные кружки) изучили тридцать семь горячих точек из списки Слипа [Sleep N.H. (1990) Hotspots and mantle plumes: some phenomenology. J. Geophys. Res. 95 6715-6736.] и идентифицировали семь из них, под которыми низкоскоростные аномалии погружаются ниже транзитной области мантии. Была использована томографическая модель мантии S20RTS [Ritsema, J., H.-J. van Heijst, and J. H. Woodhouse (1999). Complex shear wave velocity tructure imaged beneath Africa and Iceland, Science 286, no. 5446, 1925–1928.]. Перечислим эти горячие точки:
– Afar,
– Bowie,
– Easter Island,
– Hawaii,
– Iceland,
– Louisville,
– Macdonald, and
– Samoa.
Нет ни одного случая, когда аномалия отчетливо продолжилась в нижнюю мантию.
2. Монтелли и др. (2004) [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.] (желтые кружочки) использовали результаты томографии на продольных Р-волнах для идентификации шести регионов в нижней мантии которых они выделили плюмы. Плюмы в нижней мантии выделяются под следующими регионами:
– Ascension,
– the Azores,
– the Canary Islands,
– Easter Island,
– Samoa, and
– Tahiti.
Ни один из этих регионов не имеет значительных сводовых поднятий.
3. Кортиллот и др (2003) [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.] (ярко красные кружочки) сопоставил пять свойств, предложенных для характеристики плюмов для 49 горячих точек. Перечислим эти свойства:
– time-progressive track,
– Связь с трапповым базальтовым магматизмом (associated flood basalt),
– Большие плывучии потоки (large buoyancy flux),
– Высокое соотношение стабильных изотопов гелия 3He/4He (high 3He/4He ratios) – индикатор глубинности,
– Наличие подстилающей сейсмической аномалии (underlying seismic anomaly)
Было 7 – 9 горячих точек, как первичных или основных и поддержанных глубинными мантийными плюмами. Перечислим эти точки:
– Hawaii,
– Louisville,
– Réunion,
– Easter Island,
– Iceland,
– Afar, and
– Tristan da Cunha.

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. 
Для оставшихся 40 или около того горячих точек из их листа, включая остров Вознесения, Азоры, Канарские острова, Острова Зеленого Мыса, Галапагосы, Самоа и Таити (Ascension, the Azores, the Canary Islands, Cape Verde, the Galapagos, Samoa, and Tahiti), по мнению авторов недостаточно доказательств для того, чтобы сделать вывод о глубинном происхождении, в соответствии с правилами, используемыми авторами.
Основная особенность трех последних списков – недостаточная аргументированность. Из четырнадцать горячих точек, отмеченных как плюм – кандидаты, только одна, остров Пасхи, находится во всех трех списках. Только пять других горячих точек фигурируют в двух списках, и оставшиеся восемь появляются только в одном списке. Ни одно томографическое исследование не отмечает Réunion or Tristan da Cuhna. Гавайи появились только в одном списке. Большинство предлагаемых плюмов или горячих точек находятся в местах, которые не подтверждаются тектоническими условиями (Samoa, Afar, Easter Island, Louisville, Iceland, the Azores, and Tristan da Cuhna), обеспечивающими литосферный контроль. Наиболее выраженные и геохимически выделяемые грячие точки, включая Гаваи, Исландию, Йеллоустоун, Галапагосы, Афар и Реюньон (Hawaii, Iceland, Yellowstone, the Galapagos, Afar, and Réunion) не подстилаются низкоскоростными аномальными областями Р-волн. Некоторые заявленные аномалии, залегающие в глубокой мантии (Montelli et al., 2004) слабо проявлены на поверхности или в верхней мантии, и лишь немногие аномалии имеют какие-либо из прогнозируемых характеристик плюмов обобщеных Courtillot et al. (2003) и Андерсоном. Андерсоном пересмотрены результаты Courtillot et al. (2003) для индивидуальных горячих точек, путем расширения списка критериев для плюмов. Список критериев расширен за счет добавления теплового потока и новых результатов томографических исследований. Получены следующие результаты. Для Афара и Исландии повысился рейтинг, как потенциального плюма, главным образом за счет подстилающих эти регионы низкоскоростных аномалий в верхней мантии. Эти аномалии не имеют своего продолжения в нижней мантии. Для других горячих точек рейтинг повышен за счет критерия, указывающего на неглубокое происхождение плюма, а не за счет критериев глубокого или высокотемпературного происхождения плюма.

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.