Плюм ( англ. plume ) — горячий мантийный поток, двигающийся от основания мантии у ядра Земли независимо от конвективных течений в мантии. Главным агентом теплопереноса является «горячая струя» расплава.

Мантийные плюмы считаются ответственными за возникновение:

• траппов ,
• внутриконтинентальных рифтов ;
• горячих точек (типа Гавайская горячая точка ).

Теория плюмов

Теория плюмов первоначально была предложена канадским геофизиком Дж. Т. Уилсоном в 1969 году ; в ней существование восходящих конвективных потоков в земной мантии постулировалось для объяснения наличия горячих точек . Первоначально Уилсон применил концепцию плюма к Гавайским островам , сумев объяснить увеличение возраста гор Гавайского подводного хребта по мере удаления от текущего местоположения горячей точки . По мнению Уилсона, Гавайские острова возникли как часть тектонической плиты (распространяющейся на значительную часть Тихого океана), которая смещается на северо-запад над фиксированной горячей точкой ; последняя проявляет себя в виде цепочки вулканов .

С 1971 года над развитием теории плюмов работали американский геофизик У. Дж. Морган и другие учёные, применившие её ко многим других горячим точкам.

Образование плюмов

Большинство изученных мантийных аномалий начинаются в пограничном слое между мантией и внешним ядром, так называемом , в котором наблюдается значительное увеличение температуры. Как в любой расслоенной с ярко выраженным термоклином , на этой границе возникают неровности, которые могут перерасти в мантийный плюм различных размеров.

По одной из других гипотез, мантийный плюм начинает функционировать, когда несколько континентальных плит собираются в суперконтинент , препятствуя выходу внутриземного тепла наружу. Образующийся восходящий конвективный поток в мантии приподнимает плиту в виде свода, меняя форму геоида (к примеру, в районе Гавайского плюма и сейчас существует 50 метровая выпуклость). Далее суперконтинент разрушается по сформировавшимся трещинам, а сам плюм может существовать после этого длительное время (до миллиарда лет) .

Взаимоотношение тектоникой литосферных плит

До настоящего времени достоверно не установлены взаимоотношения между плюмами и конвективными ячейками в мантии, предполагающимися теорией литосферных плит. Однако, установлено, что некоторые мантийные плюмы в течение длительного времени сохраняли стационарное положение .

Строение плюма

Рассмотрим строение плюма на примере плюма Йеллоустонского супервулкана на северо-западе США ( кальдера этого гигантского древнего вулкана была обнаружена по спутниковым снимкам в 1960-е годы) .

В результате исследований оказалось, что под супервулканом до наших дней сохраняется громадный пузырь магмы , причём глубина этого пузыря составляет более 8 тысяч метров. Температура расплава внутри превышает 800 °C ; этого хватает, чтобы подогревать термальные источники , нагнетать из-под земли пары воды, сероводород и углекислоту .

Плюм, обеспечивающий «питание» для вулкана Йеллоустон, представляет собой вертикальный поток твёрдой мантийной породы, раскалённый до 1600 °C . Ближе к поверхности Земли часть плюма расплавляется в магму, что приводит к образованию гейзеров и грязевых котлов . В разрезе плюм представляет собой 660-километровый столб с боковыми вздутиями, расширяющийся кверху в форме воронки. Два его верхних ответвления находятся непосредственно под территорией Йеллоустонского национального парка , образуя магматическую камеру (глубина её — 8−16 км ниже поверхности Земли). На протяжении миллионов лет Северо-Американская континентальная плита сдвигалась относительно плюма, а он раз за разом «прожигал» новые кальдеры, вызывая очередные извержения .

См. также

• Горячая точка (геология)
• Геодинамика , Тектоника плит ,

Примечания

Литература

• Пучков В. Н. «Великая дискуссия» о плюмах: так кто же все-таки прав? // Геотектоника. 2009. № 1. С. 3-22.
• Ауф дем Кампе, Йорн. (рус.) // Гео . — 2013. — № 03 (180) . — С. 42—55 . 8 февраля 2015 года.

Ссылки

• — сайт о мантийных плюмах
• — Large Igneous Provinces (LIPS)