Мантийный плюм

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^[1]. 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^[2] 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 D" слое, в котором наблюдается значительное увеличение температуры. Как в любой расслоенной гидродинамической системе 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)^[3].

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^[4].

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)^[5].

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^[5].

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^[6].

• Горячая точка (геология)
• Геодинамика, Тектоника плит, Плюм-тектоника

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

• mantleplumes.org — сайт о мантийных плюмах
• largeigneousprovinces.org — Large Igneous Provinces (LIPS)