Заключение

Мы рассмотрели только некоторые из аспектов проблемы мантийных плюмов, проблемы, которая затрагивает практически все науки о Земле. Совершенно очевидно, что концепция мантийных плюмов, зародившаяся одновременно с тектоникой плит, на наших глазах перерастает в новую парадигму, в которой тектоника плит будет одним из составных элементов.

В настоящее время мы располагаем досточно полными данными по эволюции плюмов в течение кайнозоя и мезозоя, однако и домезозойская история развития Земли, а особенно эпоха раннего докембрия с широко развитым коматиитовым магматизмом должна быть переосмыслена с позиции концепции мантийных плюмов. Вероятно, многие вопросы металлогении будут также пересмотрены. Перспективы развития химической геодинамики таковы, что позволяют надеяться на получение в ближайшее время новых изотопных индикаторов мантийных плюмов (например, по изотопии Os).

Что касается современной геодинамики, то явления внутриплитной тектонической и особенно магматической активности, без концепции мантийных плюмов не могут быть поняты. Это имеет особое значение для понимания процесса распада крупных континентальных блоков литосферы, что неоднократно происходило в истории Земли. И совершенно правы были Дж.Морган, а вслед за ним и Дж.Т.Уилсон, когда почти 30 лет назад предполагали, что такой процесс происходит путем последовательного продвижения раскола от одного плюма к другому. Это позволяет понять, почему, например, возраст океанического дна в разных частях Атлантики столь разительно отличается.

В рамках концепции мантийных плюмов становится понятной и нестационарность процессов на дивергентных границах плит, выражающаяся в прекрасно выраженной продольной геохимической зональности, которая была убедительно доказана Дж. Шиллингом с соавторами еще в начале 70-х годов, но понятной стала только недавно.

Для геотектоники эта концепция ценна тем, что на ее основе ряд ранее неяных особенностей развития континентальных рифтов, в частности связь вулканизма с рифтгенезом, получила вполне четкое толкование (Грачев и др., 1998). На основе этой концепции и предрифтовый тектонический режим получает свое естественное объяснение.

Вместе с тем остается еще много вопросов, которые требуют своего решения. Один из них, как часто возникали мантийные плюмы в истории Земли, и существует ли периодичность в их развитии во времени и закономерность в расположении на поверхности Земли. Связь инверсий магнитного поля с мантийными плюмами для мезокайнозоя кажется весьма вероятной (Larson, 1991) (прямая намагниченность соответствует высокой магматической активности и отсюда связь мантийных плюмов со слоем D’’), однако временной интервал невелик для того, чтобы делать выводы длй всей истории Земли.

Другой вопрос касается слоя D’’, в котором, как полагают, и происходит зарождение плюмов. Что определяет число плюмов на поверхности Земли, и все ли плюмы, зародившиеся в слое D’’, достигают поверхности Земли? Вероятно, дальнейшее развитие сейсмической томографии поможет найти ответы на эти вопросы.

Большинство результатов численного и физического моделирования мантийных плюмов рассматривают модели осесимметричного плюма. Однако развитие ряда плюмов показывает, что такие модели в природе реализуются далеко не всегда. В частности, один из наиболее известных мантийных плюмов, Северо-Атлантический, охватывающий территорию от Зап. Гренландии до Фарерских островов (включая Исландию), судя по изменению возраста базальтов, сначала начал развиваться на западе, охватывая о. Диско (64 млн. лет т.н.), а затем через 6-7 млн. лет сместился к востоку (Gill et al., 1992). Асимметричный мантийный плюм существует под Байкальским рифтом (Грачев и др., 1998).

Результаты проведенного численного решения задачи о внедрении мантийного диапира в литосферу показали, что мантийный плюм при внедрении в литосферу распадается на серию более мелких ячеек (Грачев и др., 1998). Можно предположить, что количество вулканических ареалов в пределах плюма будет определяться числом ячеек, на которое разветвляется единое тело мантийного диапира при внедрении в литосферу на начальной стадии процесса. Дальнейшее развитие может (но не всегда) приводить к последующему утонению и разрыву материковой коры и началу спрединга. Ранее мы отмечали, что развитие отдельно взятого плюма не может привести к разрыву материковой коры. Последний происходит в случае заложения системы плюмов на континенте, и процесс раскола развивается по принципу продвигающейся трещины от одного плюма к другому. Весьма вероятно, что начало такого процесса мы наблюдаем на северо-востоке Азиатского континента, где положение границы между Евразийской и Северо-Американской плитами литосферы точно не определено (Грачев,1973, 1996; Grachev, 1982). Последние результаты изотопно-геохимические исследований базальтов из этих молодых вулканов показали (табл. 7), что их появление может быть связано с мантийным плюмом на самой ранней стадии его развития. В таком случае зрелая дивергентная граница между Евразийской и Северо-Американской плитами литосферы будет развиваться под влиянием этих плюмов.

Несомненно, дальнейшее развитие численного моделирования развития мантийных плюмов на основе более реальных, приближенных к среде параметров, может дать весьма неожиданные результаты. Так, например, появляется все больше исследований, подтверждающих вывод о том, “…обычно допускаемое в геофизических моделях реологии мантии предположение о наличии ньютоновской вязкости является, возможно, ошибочным” (Грин, 1979, с. 445). Реология вещества мантийных плюмов скорее нелинейная, в них вязкость сильно зависит от напряжения (Меляховицкий, 1996) (в ньютоновской, линейной реологии мантии вязкость зависит только от температуры). Для мантийных диапиров это означает возможность сильного понижения вязкости без изменения температуры. Если это справедливо, то дальнейшие численные модели развития плюмов приведут к пересмотру привычных схем всплывания диапиров.

Для развития концепции манийных плюмов большее значение будут иметь данные сравнительной планетологии, которые уже сегодня показывают, что плюмы являются характерной чертой развития не только нашей планеты (Nimmo, McKenzie, 1996).

В начало