Пространственно-временные пульсации активности плюмов и наложенный на океаническую литосферу магматизм

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Взаимодействие подвижных литосферных плит и подходящих к поверхности мантийных плюмов, имеющих цикличный характер поступления магматического вещества, приводит к изменению геолого-геофизических характеристик и появлению в океанах цепочек и компактных групп вулканов разного возраста. Данные о рельефе, аномалиях Буге и датировки пород подводных гор по трекам горячих точек в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах показывают наличие устойчивых временны́х ~1.5, ~3.7, ~4.5‒7.5 и 10‒12 млн лет периодов магматизма с питанием от разных суперплюмов. Эти значения соответствуют периодам максимумов спектральной плотности колебаний уровня моря. Одинаковый частотный набор этих явлений указывает на единый механизм и временну́ю модуляцию активности в магмовыводящих каналах. Анализ времен экстремумов в треках указывает также на совместимость периодичности магматизма по фазе. Группы подводных магматических построек без треков движения плит в координатах возраста фундамента и аналитического возраста пород образуют в этой системе отсчета компактные, но разнесенные географически группы, в диапазоне всех возрастов фундамента в Атлантическом океане, и имеют длительность импульсов наложенного на фундамент магматизма от 20 до 60 млн лет. Этот и другие факты указывают на фиксированное положение подводящих каналов относительно Африканской плиты на восточном фланге Срединно-Атлантического хребта в течение кайнозоя. Они обосновывают предположение об общем западном дрейфе литосферных плит и их смещении от питающего плюма. Импульсам магматизма, продолжающимся в настоящее время в различных частях Атлантики, предшествовала пауза магматизма от 20 до 60 млн лет. Анализ данных сейсмотомографии позволяет объяснить дискретное пространственно-временное распределение магматических импульсов сочетанием переменного режима вертикального поступления прогретого вещества с одновременным горизонтальным движением плит.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Ю. Соколов

Геологический институт РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: sysokolov@yandex.ru
Россия, Пыжевский пер., 7, Москва, 119017

Н. П. Чамов

Геологический институт РАН

Email: sysokolov@yandex.ru
Россия, Пыжевский пер., 7, Москва, 119017

А. С. Абрамова

Геологический институт РАН

Email: sysokolov@yandex.ru
Россия, Пыжевский пер., 7, Москва, 119017

Список литературы

  1. Жулева Е.В. Пространственно-возрастные характеристики процесса формирования вулканических гор ложа океана // Вестн. КРАУНЦ. Науки о Земле. 2006. № 1. Вып. 7. С. 115–120.
  2. Мазарович А.О. Геологическое строение Центральной Атлантики: разломы, вулканические сооружения и деформации океанского дна. ‒ М.: Научный Мир. 2000. 176 с.
  3. Сколотнев С.Г., Пейве А.А. Состав, строение, происхождение и эволюция внеосевых линейных вулканических структур бразильской котловины (Южная Атлантика) // Геотектоника. 2017. № 1. С. 59‒80.
  4. Соколов С.Ю. Тектоника и геодинамика Экваториального сегмента Атлантики. ‒ М.: Научный мир, 2018. 269 с. (Тр. ГИН РАН. Вып. 618).
  5. Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Природа тектонической активности Земли. ‒ В сб.: Итоги науки и техники. Серия Физика Земли. ‒ М.: ВИНИТИ, 1992. 292 с.
  6. Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Развитие Земли. ‒ М.: МГУ, 2002. 560 с.
  7. Трифонов В.Г., Соколов С.Ю. Пoдлитосферные течения в мантии // Геотектоника. 2017. № 6. С. 3–17. doi: 10.7868/S0016853X1706008X
  8. Шипилов Э.В. Океаническая кора, трансрегиональные зоны сдвига и Амеразийская микроплита в мел-кайнозойской геодинамике формирования океана в Арктике // Арктика: экология и экономика. 2023. Т. 13. № 1. С. 4‒17. doi: 10.25283/2223-4594-2023-1-4-17
  9. Abbott D.H., Isley A.E. The intensity, occurrence, and duration of superplume events and eras over geological time // J. Geodynam. 2002. Vol. 34. P. 265–307.
  10. Balmino G., Vales N., Bonvalot S., Briais A. Spherical harmonic modeling to ultra-high degree of Bouguer and isostatic anomalies // J. Geodes. 2012. Vol. 86. No. 7. P. 499‒520. Doi: https://doi.org/10.1007/s00190-011-0533-4
  11. Bonatti E., Ligi M., Brunelli D., Cipriani A., Fabretti P., Ferrante V., Gasperini L., Ottolini L. Mantle thermal pulses below the Mid-Atlantic Ridge and temporal variations in the formation of oceanic lithosphere // Nature. 2003. Vol. 423. P. 499‒505.
  12. Bryan S., Ernst R. Revised Definition of Large Igneous Province (LIP) // Earth Sci. Rev. 2008. Vol. 86. P. 175–202.
  13. Coltice N., Husson L., Faccenna C., Arnould M. What drives tectonic plates? // Sci. Advances. 2019. Vol. 5. No. 10. P. 1‒9. doi: 10.1126/sciadv.aax4295
  14. Courtillot V., Davaille A., Besse J., Stock J. Three distinct types of hotspots in the Earth’s mantle // Earth and Planet. Sci. Lett. 2003. Vol. 205. P. 295‒308.
  15. Dang Z., Zhang N., Li Z.-X., Huang C., Spencer C.J., Liu Y. Weak orogenic lithosphere guides the pattern of plume-triggered supercontinent break-up // Nature Commun. Earth and Environ. 2020. Vol. 1. Art. 51. P. 1–11. doi: 10.1038/s43247-020-00052-z
  16. Duncan R.A. Geochronology of basalts from the Ninety-East Ridge and continental dispersion in the eastern Indian Ocean // J. Volcanol. and Geotherm. Res. 1978. Vol. 4. P. 283–305. doi: 10.1016/0377-0273 (78) 90018-5
  17. Duncan R.A. Age distribution of volcanism along aseismic ridges in the eastern Indian Ocean // Proc. Ocean Drilling Program. Sci. Results. 1991. Vol. 121. P. 507–517.
  18. Duncan R.A., Keller R.A. Radiometric ages for basement Seamounts, ODP Leg 197 // Geochem., Geophys., Geosyst. (G3). 2004. Vol. 5. No. 8. P. 1‒23. doi: 10.1029/2004GC000704
  19. Eldholm O., Coffin M. Large Igneous Provinces and Plate Tectonics. ‒ In: The History and Dynamics of Global Plate Motions. ‒ Ed by M.A. Richards, R.G. Gordon, R.D. Van Der Hilst ‒ (AGU. USA. Geophys. Monogr. Ser. 2000. Vol. 121), p. 309–326. doi: 10.1029/GM121
  20. French S., Lekic V., Romanowicz B. Waveform tomography reveals channeled flow at the base of the oceanic asthenosphere // Science. 2013. Vol. 342. P. 227‒230. doi: 10.1126/science.1241514
  21. GEBCO 30” Bathymetry Grid. Vers. 2014. URL: http://www.gebco.net. Accessed November, 2024.
  22. GEOROC geochemical database. URL: http://georoc.mpch-mainz.gwdg.de/georoc/. Accessed August 8, 2017.
  23. Gordon A.C., Mohriak W.U. Seismic volcano-stratigraphy in the basaltic complexes on the rifted margin of Pelotas Basin, Southeast Brazil. ‒ In: Petroleum Systems in “Rift” Basins. ‒ Ed. by P.J. Post, J. Coleman (Jr.), N.C. Rosen, D.E. Brown, T. Roberts-Ashby, P. Kahn, M. Rowan, (GCSSEPM 34th Annu. Conf., Houston, Texas, USA. 2015), p. 748–786.
  24. Grand S.P., Van Der Hilst R.D., Widiyantoro S. Global seismic tomography: A snapshot of convection in the Earth // GSA Today. 1997. Vol. 7. P. 1–7.
  25. Guan H., Geoffroy L., Xu M. Magma-assisted fragmentation of Pangea: Continental breakup initiation and propagation // Gondwana Research. 2021. Vol. 96. P. 56–75. doi: 10.1016/j.gr.2021.04.003
  26. Haq B.U., Hardenbol J., Vail P.R. Chronology of fluctuating sea levels since the Triassic // Science. 1987. Vol. 235. P. 1156–1187.
  27. Harrison C.G.A. Power spectrum of sea level change over fifteen decades of frequency // Geochem., Geophys., Geosyst. (G3). 2002. Vol. 3. No. 8. P. 1‒17. 10.1029/2002GC000300
  28. Huang L., Li C.-F. What controls the magma production rate along the Walvis Ridge, South Atlantic? // Tectonophysics. 2024. Vol. 883. Art. 230381. P. 1‒12. doi: 10.1016/j.tecto.2024.230381
  29. Mjelde R., Wessel P., Müller R.D. Global pulsations of intraplate magmatism through the Cenozoic // Lithosphere. 2010. Vol. 2. No. 5. P. 361–376. doi: 10.1130/L107.1
  30. Müller R.D., Sdrolias M., Gaina C., Roest W.R. Age, spreading rates, and spreading asymmetry of the world’s ocean crust // Geochem., Geophys., Geosyst. (G3). 2008. Vol. 9. No. 4. P. 1‒19.
  31. Nobre Silva I.G., Weis D., Scoates J.S., Barling J. The Ninety-East Ridge and its relation to the Kerguelen, Amsterdam and St. Paul hotspots in the Indian Ocean // J. Petrol. 2013. Vol. 54. P. 1177–1210. doi: 10.1093/petrology/egt009
  32. Schaeffer A.J., Lebedev S. Global shear speed structure of the upper mantle and transition zone // Geophys. J. Int. 2013. Vol. 194. No. 4. P. 417‒449.
  33. Torsvik T.H., Smethurst M.A., Burke K., Steinberger B. Large igneous provinces generated from the margins of the large low-velocity provinces in the deep mantle // Geophys. J. Int. 2006. Vol. 167. P. 1447–1460. doi: 10.1111/j.1365-246X.2006.03158.x
  34. Trubitsin V.P., Evseev M.N. Pulsation of mantle plumes // Rus. J. Earth Sci. 2016. Vol. 16. No. 3. P. 1‒14. ES3005. doi: 10.2205/2016ES000569
  35. Zhang Y.S., Tanimoto T. Ridges, hotspots and their interaction, as observed in seismic velocity maps // Nature. 1992. Vol. 355. No. 6355. P. 45‒49.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Горы и хребты Атлантического океана с превышением над абиссальным основанием ∼ 1000 м (по данным [12, 19, 29]). 1 – горы и хребты; 2 – Большие Магматические Провинции

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Вариации сейсмических скоростей S-волн на глубине 100 км (по данным модели SL2013sv [31]), горячие точки (по данным [13]) и точки с полученными данными опробования коренных пород на внутриплитном пространстве, отградуированные разницей между возрастом фундамента по данным аномального магнитного поля и возрастом, полученным по геохимическим исследованиям образцов. Обозначены (арабские цифры жирным шрифтом) группы внутриплитных магматических гор с определением возраста (Атлантический океан): 1 – острова Исландии, арх. Азорские острова, о. Св. Елены, о. Гоф, о. Тристан-да-Кунья; 2 – Камерунская линия; 3 – Бразильская котловина (“холодная” мантия); 4 – арх. Острова Зеленого Мыса (Западная Африка) и Канарские острова (северо-западное побережье Африки); 5 – Бермудские острова; 6 – горы Новой Англии; 7 – Иберийская котловина; 8 – горы Батиметристов (восточная окраина Экваториальной Атлантики); 9 – Бразильская котловина (“горячая” мантия); 10 – Китовый хребет. 1 – горячие точки; 2 – аналитический возраст пород с подводных гор вне оси САХ, отградуированный от 0 до 178 млн лет.

Скачать (1002KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сопоставление геолого-геофизических параметров вдоль трека Императорского хребта от горячей точки Гавайских остовов в северо-западной части Тихого океана (по данным [10, 18, 21]). (а) – Профиль рельефа дна со сглаженным в 111 км плавающем окне профиля (линия синим); аномалии (линия красным); возраст (млн лет) максимумов совпадения: с Восточно-Индийским хребтом 90° в.д. (стрелки черным), с Китовым хребтом в Южной Атлантике (стрелки синим); (б) – рельеф дна Северо-Западной части Тихого океана и положение профиля трека Императорского хребта; (в) ‒ гистограмма возрастных интервалов между подводными горами, полученных привязкой к линейно интерполированным значениям между реперными датировками в сегментах с разной скоростью; (г) – гистограмма возрастных интервалов между максимумами сглаженного рельефа, полученных привязкой к линейно интерполированным значениям между реперными датировками.

Скачать (653KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сопоставление геолого-геофизических параметров вдоль трека Восточно-Индийского хребта 90° в.д. от горячей точки Кергелен от возраста 40 млн лет (по данным [16, 17, 21, 31]). (а) – Профиль рельефа дна (линия синим) со сглаженным в 111 км в плавающем окне профиля (линия красным); возраст (млн лет) максимумов совпадения с Императорским хребтом (стрелки черным); (б) – рельеф дна Восточной части Индийского океана и положение трека Восточно-Индийского хребта (90° в.д.); (в) – гистограмма возрастных интервалов между подводными горами, полученных привязкой к линейно интерполированным значениям между реперными датировками в сегментах с разной скоростью; (г) – гистограмма возрастных интервалов между максимумами сглаженного рельефа, полученных привязкой к линейно интерполированным значениям между реперными датировками.

Скачать (636KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Сопоставление геолого-геофизических параметров вдоль трека Китового хребта от горячей точки островов о. Гоф и о. Тристан-да-Кунья (по данным [10, 21, 28]). (а) – Профиль рельефа дна (линия синим) со сглаженным в 111 км плавающем окне профиля (линия красным); возраст (млн лет) максимумов совпадения с Императорским и Восточно-Индийским хребтами (стрелки черным); (б) – рельеф дна Южной Атлантики и положение трека Китового хребта, проведенного по областям с максимальной плотностью датировок пород; (в) – гистограмма возрастных интервалов между подводными горами, полученных привязкой к линейно интерполированным значениям между реперными датировками в сегментах с разной скоростью; (г) – гистограмма возрастных интервалов между максимумами сглаженного рельефа, полученных привязкой к линейно интерполированным значениям между реперными датировками.

Скачать (586KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Диаграмма датировок магматических пород в координатах возраста фундамента (по магнитным данным [30]) и аналитических значений возраста (по данным [2, 3, 22]). Показано: датировки магматических пород (кружки зеленым); поля возрастных кластеров соответствуют областям с положительными (холодными) значениями вариации сейсмических скоростей в слое от 0 до 100 км (синим); области с отрицательными (горячими) значениями (красным); горизонт магматических событий (диагональ фиолетовым); область паузы в появлении импульсов магматизма (прямоугольник синим); область без перерывов магматизма (прямоугольник красным). Обозначены (арабские цифры жирным шрифтом) группы внутриплитных магматических гор с определением возраста (Атлантический океан): 1 – острова Исландии, арх. Азорские острова, о. Св. Елены, о. Гоф, о. Тристан-да-Кунья; 2 – Камерунская линия; 3 – Бразильская котловина (“холодная” мантия); 4 – арх. Острова Зеленого Мыса (Западная Африка) и Канарские острова (северо-западное побережье Африки); 5 – Бермудские острова; 6 – горы Новой Англии; 7 – Иберийская котловина; 8 – горы Батиметристов (восточная окраина Экваториальной Атлантики); 9 – Бразильская котловина (“горячая” мантия); 10 – Китовый хребет.

Скачать (402KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Диаграмма датировок магматических пород в координатах возраста фундамента (по магнитным данным [2930]) и аналитических значений возраста (по данным [2, 3, 22]). Показано: датировки магматических пород (кружки зеленым); области с положительными (холодными) значениями вариации сейсмических скоростей в слое от 0 до 100 км (синий); области с отрицательными (горячими) значениями (красным); горизонт магматических событий (диагональ фиолетовым); генетически и пространственно-связанные группы подводных гор (двойные стрелки черным); область САХ (кружок голубым); группы подводных гор, расположенные: к западу от САХ (кружки синим), к востоку от САХ (кружки красным). Обозначены (арабские цифры жирным шрифтом) группы внутриплитных магматических гор с определением возраста (Атлантический океан): 1 – острова Исландии, арх. Азорские острова, о. Св. Елены, о. Гоф, о. Тристан-да-Кунья; 2 – Камерунская линия; 3 – Бразильская котловина (“холодная” мантия); 4 – арх. Острова Зеленого Мыса (Западная Африка) и Канарские острова (северо-западное побережье Африки); 5 – Бермудские острова; 6 – горы Новой Англии; 7 – Иберийская котловина; 8 – горы Батиметристов (восточная окраина Приэкваториальной Атлантики); 9 – Бразильская котловина (“горячая” мантия); 10 – Китовый хребет.

Скачать (388KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Разрез dV сейсмо-томографической модели NGRAND [24] по S-волнам от кровли мантии до ее подошвы (а) и положение его профиля на срезе этой модели на глубине 100 км (б). Контуры проведены через 0.5%; нулевая изолиния показана пунктиром.

Скачать (703KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».