Сравнение образов горячих точек и мантийных плюмов различного типа в поле литосферных магнитных аномалий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Карты пространственного распределения поля литосферных магнитных аномалий для трех областей нахождения горячих точек: Гавайской, Афар и Исландской проанализированы с целью решения междисциплинарной задачи взаимодействия горячих точек и мантийных плюмов с литосферой. Для построения магнитных образов плюмов и горячих точек использованы данные измерений геомагнитного поля, полученные искусственным спутником Земли CHAMP на уровне 280‒260 км за 2010, последний, год его работы, когда высота орбиты была минимальной. Дополнена созданная ранее база параметров аномального магнитного поля для регионов Эфиопии и Исландии, получены новые данные для части акватории Тихого океана, где находится Гавайская горячая точка. Построены карты поля литосферных магнитных аномалий для центральной части Тихого океана, Восточно-Африканской рифтовой зоны и Северной Атлантики. Показано, что магнитные образы горячих точек различного типа: океанической Гавайской, континентальной Эфиопской и островной Исландской проявляются в литосферном поле по-разному, отражая особенности тектонических процессов, проходивших ранее и развивающихся в настоящее время на рассматриваемых территориях. Подтверждено, что использование спутниковых геомагнитных наблюдений в областях с плюмовой деятельностью в совокупности с другими геолого-геофизическими данными регионального масштаба могут добавить ценную информацию в общую картину исследования этих тектонических процессов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. М. Абрамова

Центр геоэлектромагнитных исследований Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта

Автор, ответственный за переписку.
Email: labramova@igemi.troitsk.ru
Россия, Москва, Троицк

Д. Ю. Абрамова

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН

Email: labramova@igemi.troitsk.ru
Россия, Москва, Троицк

Список литературы

  1. Абрамова Д.Ю., Абрамова Л.М., Филиппов С.В. Корреляция литосферных магнитных аномалий и тектонических структур в норвежско-гренландской части Арктики // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9. № 4. С. 1163–1172. https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-4-0388
  2. Добpецов Н.Л. Геологические следствия термохимической модели плюмов // Геология и геофизика. 2008. Т. 49. № 7. C. 587‒604.
  3. Головков В.П., Зверева Т.И., Чернова Т.А. Метод создания пространственно-временной модели главного магнитного поля путем совместного использования методов сферического гармонического анализа и естественных ортогональных компонент // Геомагнетизм и аэрономия. 2007. T. 47. № 2. C. 272‒278.
  4. Яковлев А.В., Бушенкова Н.А., Кулаков И.Ю., Добрецов Н.Л. Структура верхней мантии Арктического региона по данным региональной сейсмотомографии // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 10. С. 1261–1272.
  5. Abramova D.Yu., Abramova L.M. Lithospheric magnetic anomalies in the territory of Siberia (from measurements by the CHAMP satellite) // Russian Geology and Geophysics. 2014. V. 55. № 7. P. 854–863. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2014.06.005
  6. Abramova D.Yu., Filippov S.V, Abramova L.M. Possible Use of Satellite Geomagnetic Observations in Geological and Tectonic Studies of Lithosphere Structure // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2020. V. 56. № 12. Р. 1695–1704. https://doi.org/10.1134/S0001433820120324
  7. Abramova L.M., Varentsov I.M., Abramova D.Yu. Image of Mantle Plume Processes in the Satellite Magnetic Field over Africa // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2023. V. 59. № 9. Р. 1045–1054. https://doi.org/10.1134/S0001433823090025
  8. Allen R., Nolet G., Morgan W., Vogfjord K., Nettles M., Ekstrom G., Bergsson B., Erlendsson P., Foulger G., Jakobsdóttir S., Julian B., Pritchard M., Ragnarsson S., Stefánsson R. Plume driven plumbing and crustal formation in Iceland // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. № B8. P. ESE 4-1-ESE 4-19. https://doi.org/10.1029/2001JB000584
  9. Bastow I., Nyblade A., Stuar, G., Rooney T., Benoit M. Upper mantle seismic structure beneath the Ethiopian hot spot: Rifting at the edge of the African low-velocity anomaly // Geochem. Geophys. Geosyst. 2008. V 9. № 12. 10.1029/2008GC002107' target='_blank'>https://doi: 10.1029/2008GC002107
  10. Benoit M., Nyblade A., VanDecar J. Uppermantle P-wave speed variations beneath Ethiopia and the origin of the Afar hotspot // Geology. 2006. V. 34. P. 329–332. https://doi.org/10.1130/G22281.1
  11. Bijwaard H., Spakman W. Tomographic evidence for a whole-mantle plume below Iceland // Earth Planet. Sci. Lett. 1999. V. 166. P. 121‒126. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(99)00004-7
  12. Darbyshire F., White R., Priestley K. Structure of the crust and uppermost mantle of Iceland from a combined seismic and gravity study // Earth Planet. Sci. Lett. 2000. 181. P. 409–428. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(00)00206-5
  13. Davies G.F. Ocean bathymetry and mantle convection: 1. Large-scale flow and hotspots // J. Geophys. Res. 1988. V. 93. P. 10467–10480. https://doi.org/10.1029/JB093iB09p10467
  14. Forte A., Qu´er´e S., Moucha R., Simmons N., Grand S., Mitrovica J., Rowley D. Joint seismic-geodynamic-mineral physical modeling of African geodynamics: a reconciliation of deep-mantle convection with surface geophysical constraints // Earth Planet. Sci. Lett. 2010. V. 295. P. 329‒341. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2010.03.017
  15. Fouch M., James D., Van Decar J., Van der Lee S., and the Kaapvaal Seismic Group. Mantle seismic structure beneath the Kaapvaal and Zimbabwe cratons, // South Afr. J. Geol. 2004. V. 107. P. 33‒44. https://doi.org/10.2113/107.1-2.33
  16. Foulger G., Anderson D. A cool model for the Iceland hotspot // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2005. V. 141. P. 1‒22. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2004.10.007
  17. Hansen S., Nyblade A., Benoit M. Mantle structure beneath Africa and Arabia from adaptively parameterized P-wave tomography: Implications for the origin of Cenozoic Afro-Arabian tectonism // Earth Planet. Sci. Lett. 2012. V. 319–320. P. 23–34. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2011.12.023
  18. Hansen S., Nyblade A. The deep seismic structure of the Ethiopia/Afar hotspot and the African superplume // Geophys. J. Int. 2013. V. 194. P. 118–124. https://doi.org/10.1093/gji/ggt116
  19. Hjartarson Á., Erlendsson Ö., Blischke A. The Greenland–Iceland–Faroe Ridge Complex. In: G. Péron-Pinvidic, J.R. Hopper, T. Funck, M.S. Stoker, C. Gaina, J.C. Doornenbal, U.E. Árting (Eds.) The NE Atlantic Region: a reappraisal of crustal structure, tectonostratigraphy and magmatic evolution / Geological Society. London. Special Publications. 2017. V. 447. P. 127–148. https://doi.org/10.1144/SP447.14
  20. Lei J., Zhao D. A new insight into the Hawaiian plume // Earth and Planetary Sci. Lett. 2006. V. 241. P. 438‒453. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2005.11.038
  21. Li X., Kind R., Priestley K., Sobolev S., Tilmann F. Mapping the Hawaiian0 plume conduit with converted seismic waves // Nature. 2000. V. 405. P. 938–941. https://doi.org/10.1038/35016054
  22. Loper D.E. Mantle plumes // Tectonophysics. 1991. V. 187. P. 373‒384. https://doi.org/10.1016/0040-1951(91)90476-9
  23. Maruyama Sh. Plume tectonics // Geol. Soc. Japan. 1994. V. 100. (1). P. 24‒34. https://doi.org/10.5575/geosoc.100.24
  24. Montelli R., Nolet G., Dahlen F.A., Masters G. A catalogue of deep mantle plumes: New results from finite-frequency tomography // Geochem. Geophys. Geosyst. 2006. V. 7. Q11007. 10.1029/2006GC001248' target='_blank'>https://doi: 10.1029/2006GC001248
  25. Morgan W. Convection plumes in the lower mantle // Nature. 1971. V. 230. P. 42–43. https://doi.org/10.1038/230042a0
  26. Nataf H. Seismic imaging of mantle plumes // Ann. Rev. Earth Planet. Sci. 2000. V. 28. P. 391–417. https://doi.org/10.1146/annurev.earth.28.1.391
  27. Pirajno F. Ore deposits and mantle plumes. Kluwer Academic Publishers, 2004. 556 p. https://doi.org/10.1007/978-94-017-2502-6
  28. Reigber C., Lühr H., Schwintzer P. CHAMP mission status // Advances in Space Research. 2002. V. 30. № 2. P. 129–134. https://doi.org/10.1016/S0273-1177(02)00276-4
  29. Rickers F., Fichtner A., Trampert J. The Iceland–Jan Mayen plume system and its impaction mantle dynamics in the North Atlantic region: Evidence from full-waveform inversion // Earth and Planet. Sci. Lett. 2013. V. 367. P. 39–51. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2013.02.022
  30. Ritsema J., Allen R. The elusive mantle plume // Earth Planet. Sci. Lett. 2003. V. 207. P. 1‒12. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(02)01093-2
  31. Ritsema J., van Heijst H., Woodhouse J. Complex shear wave velocity structure beneath Africa and Iceland // Science. 1999. V. 286. P. 1925‒1928. https://doi.org/10.1126/science.286.5446.1925
  32. Simmons N., Forte A., Grand S. Thermochemical structure and dynamics of the African superplume // Geophys. Res. Lett. 2007. V. 34. 10.1029/2006GL028009' target='_blank'>https://doi: 10.1029/2006GL028009
  33. Sleep N.H. Hotspots and mantle plumes: some phenomenology // J. Geophys. Res. 1990. V. 95. P. 6715–6736. https://doi.org/10.1029/JB095iB05p06715
  34. Wessel P., Smit W.H.F. The generic mapping tools /Technical reference and cookbook version 4.2. 2007. https://doi.org/10.1029/98EO00426
  35. Wilson J. A possible origin of the Hawaiian icelands // Canadian Journal of Physics. 1963. V. 41. P. 863–870. https://doi.org/10.1139/p63-094
  36. Wolfe C.J., Bjarnason I.T., Van Decar J.C., Solomon S.C. Seismic structure of the Iceland mantle plume // Nature. 1997. 385. P. 245‒247. https://doi.org/10.1038/385245a0
  37. Wolfe C., Solomon S., Silver P., Van Decar J., Russo R. Inversion of body-wave delay times for mantle structure beneath the Hawaiian islands: results from the PELENET experiment // Earth and Planet. Sci. Lett. 2002. V. 198. P. 129–145. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(02)00493-4

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Мантийный плюм и соответствующая ему горячая точка. CMB – граница ядро – мантия (Nataf, 2000).

Скачать (15KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Район исследований Гавайской горячей точки. Белые точки сейсмические станции и землетрясения. Горячая точка обозначена красным треугольником. Расположение исследуемой территории показано на вставке в виде прямоугольной рамки в центре Тихого океана (Lei, Zhao, 2006).

Скачать (25KB)
Метаданные
4. Рис. 3. (а) Результат сейсмической томографии скоростей р-волн под Гавайской горячей точкой на некоторых репрезентативных глубинах, число слева – глубина (км) каждого слоя. Цветом обозначено отклонение в процентах скоростей в меньшую (красный) или большую (синий) сторону от средней мантийной скорости (на основе (Lei, Zhao, 2006)). (б) Распределение поля ЛМА (Ta) в районе исследования. Карта построена с использованием медианного осреднения по блокам размером 40 × 40 км средствами GMT (blockmedian) (Wessel, Smith, 2007). Значения шкалы в нТл.

Скачать (47KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределение поля ЛМА (Ta) над частью акватории Тихого океана. При построении использовано медианное осреднение по блокам размером 80 × 80 км средствами GMT (blockmedian) (Wessel, Smith, 2007). Значения шкалы в нТл.

Скачать (20KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Карта ЛМА (Тa) над территорией Эфиопское плато / Восточно-Африканская рифтовая зона. Буквами обозначены: ETH – Эфиопское плато; AF – котловина Афар; MER – Главный Эфиопский рифт. Значения шкалы в нТл.

Скачать (36KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Карта ЛМА (Та) на высоте 280 км над Северной Атлантикой; AO – Атлантический океан; GRN – о. Гренландия; ICL – о. Исландия; жирная сплошная линия – положение Срединно-Атлантического хребта; пунктир – предполагаемая траектория прохождения Исландского плюма; PL – современное положение плюма и Исландской горячей точки. Значения шкалы в нТл.

Скачать (21KB)
Метаданные
8. Рис. 7. (а) Пространственное распределение поля ЛМА (Та) на уровне 260 км над территорией о. Исландия. Пунктиром обозначена траектория прохождения Исландского плюма; сплошная тонкая линия – сейсмический профиль NW – SE; PL – современное положение горячей точки. Значения шкалы в нТл. (б) Вертикальный разрез аномалий сейсмической скорости для трехмерной модели вдоль профиля NW – SE на территории Исландии (Allen et al., 2002).

Скачать (39KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025