Устойчивое положение крупнейших мантийных горячих точек – это фиксированная система отсчета.
Зададимся вопросом, представляют ли семь горячих точек с подстилюющими их глубинными, мантийными плюмами фиксированную систему отсчета, то есть насколько неизменно положение мантийных плюмов в теле Земли. Изучение относительных движениях горячих точек показало, что средняя относительная скорость за последние 65 млн лет между Гавайской горячей точкой и точками, располагающимися в Индо – Атлантическом полушарии составила 10 – 20 мм в год.
Последние исследования показывают, что скорость между надежно определенными горячими точками Тихого океана достигают как минимум 60 мм в год. Это вполне возможно, если горячие точки с различным происхождением (ошибочно) были совместно обработаны. Когда анализ проводится по трем первичным горячим точкам (т. е горячим точкам с единым происхождением), то нет никаких доказательств того, что относительное движение горячих точек значительно больше, чем 5 мм в год. Подобное среднеквадратическое значение скорости (5 мм в год или менее), является меньшим, чем среднеквадратическая скорость плиты, и может считаться первым порядком “малости”.
Анализ больших ломанных следов в виде подводных гор, оставленных Гавайями, Пасхой и Луисвиллем, первоначально сделанный Морганом, остается в силе как первое приближение.
Кинематический анализ показал, что относительные движения между четырьмя Индо – Атлантическими горячими точками также менее 5 мм в год.
Из сказанного выше следует, что горячие точки представляют квази-фиксированную раму в каждом полушарии за последние 80-100 млн лет (возраст начала любой горячей точки, конечно, задает максимальный период времени, за который данные горячей точки могут быть протестированы, а именно: 30 млн – Афар , 60 млн – Исландия, 65 млн – Реюньон, 80 млн – Гавайские острова (с учетом субдукции), 100 млн – Пасха, 115 млн – Луисвилл, и 130 млн – Тристан (см. Таблицу 1).
Возникает вопрос об относительном движения между двумя ансамблями горячих точек. Так как подобное перемещение порождает хорошо известные трудности установления надежного кинематического соединения между двумя полушариями через Антарктиду. С этой точки зрения представляется чрезвычайно важной роль отжившей границы плит внутри желоба Адар в Антарктиде. На основе обновленной кинематики было предсказано местоположение Гавайской горячей точки в прощлом, в предположении, что Реюньон (Индийский океан) и Гавайи (Тихий океан) остались неподвижны относительно друг друга. Были использованы датированные следы оставленные на Африканской и Индийской плитах горячей точкой Реюньон, от ее начала, такие как как траппы Декан 65 млн лет назад.
График разброса значений (несоответствия) между предсказанными и наблюдаемыми позициями для Гавайской горячей точки, как функция времени (рис. 1а) показывает, что две “горячие точки” на самом деле медленно дрейфовали на ~10 мм в год, в течение последних 45 млн лет, и в гораздо более быстрыми темпами (~50 мм / год) до этого (в предположении, что нет пропущенной границы плит или неучтенных движений между Восточной и Западной Антарктидой).
Можно сделать вывод, что первичные горячие точки формируют два различных подмножества, по одному в каждом из двух геодинамически различных полушариях. Каждое подмножество деформируется медленнее, чем типичная скорость плит. Два подмножества перемещались медленно в последние 45 млн лет, но значительно быстрее в предшествующий период, протяженностью, как минимум, 35 млн лет.
Рис. 1. Временные изменения (горизонтальная ось – время, шаг десять миллионов лет, от 0 до 100 млн лет) четырех важных кинематических, географических или динамических индикаторов движения горячих точек. На всех графиках наблюдается ступенчатое изменение скорости движения на времени 40 – 50 млн лет. Поведение скорости показано непрерывной красной линией или пунктирной черной линией, в зависимости от того, когда произошло изменение скорости – 40 млн лет назад (красная линия) или 50 млн лет назад (пунктирная черная линия). а – Расстояние между наблюденными и предсказанными позициями для Гавайской горячей точки. Прогноз позиций основан на предположении, что горячие точки Реюньон и Гавайские острова остались неподвижны относительно друг друга; датированный след горячей точеки Реюнион передается Тихоокеанской плите, с учетом особенностей глубоководного желобе Адар (Adare) между Восточной и Западной Антарктидой. в, с – широтные изменения горячих точек Реюнион и Гаваи. d – Скорость блуждания полюса вдоль следа горячей точки с интервалом 10 млн лет.
Палеошироты горячих точек и истинные перемещения полюса (TWP – True Pole Wander).
На рисунках 1в и 1с показаны полученные палемагнитным методом палеошироты для горячих точек Гавайи, и Реюнион. Эти горячии точки могут быть использованы как наиболее задокументированные представители каждого полушария. Несморя на разброс, данные отчетливо указывают на двухфазную историю, в которой наблюдались незначительные широтные движения в последние 45 млн лет и значительное движение по направлению к экватору до этого, примерно 60 мм в год для Гаваев 30 мм в год для Реюнион. Имеется неопределенность во времени (до 5 млн лет) смены одной фазы к следующим 40-50 млн лет. Время порядка 45 млн лет это наиболее достоверное время, фиксируемое временем излома Гавае – Императорской цепочки, если это действительно общее время изменения всех процессов, описанных на рисунке 1.
Недавно были переопределены оценки истинных блужданий полюсов за последние 200 млн лет. Переопределение было основано на палеомагнитных ограничениях движения системы отсчета, привязанной к горячим точкам, относительно оси вращения Земли. Небольшие блужданиям полюса в течение последних ~50 млн лет, предшествовали устойчивые и значительные блуждания, достигающие 30 мм в год. Период значительных и устойчивых блужданий начался 130 млн лет назад и завершился 50 млн лет назад (Рис. 1d).
Указанные оценки основаны только на горячих точках Индо-Атлантического полушария без привлечения Тихоокеанских.
Кривая истинных блужданий полюсов (TPW), полученная при использовании Тихоокеанских данных, близка к Индо-Атлантической кривой, что указывает на то, что блуждание полюсов (TPW) – это глобальное для Земли явление. Но следует обратить внимание на то, что блуждания полюса, апределенные по двум полушариям заметно смещены относительно друг друга (до ~12±50 ) между ~50 и ~90 млн лет.
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.