Выражение плюмов в гравитационном поле, аномалиях поверхности геоида, строении земной коры и верхней мантии

Рис. 4 Аномалии геоида: вверху - с расчетом разложения на сферические гармоники от 2 до 10степени (изолинии через 25 м), в середине - то же, разложение от 11 до 36 степени (изолинии через 5 м) (Marsh et al., 1988), внизу - по (Richards et al., 1993) (изолинии через 25 м).

Как впервые отметил У.Каула (1975), существуют аномалии, “которые не вполне укладываются в тектоническую схему земного шара, - положительные аномалии, связанные с излияниями лав в областях (как на континентах, так и в океанах), удаленных от срединно-океанических хребтов, океанических желобов и островных дуг” (Каула, 1975, с.224). В этом плане типичный внутриплитный мантийный плюм - Гавайские острова является наиболее ярким примером: здесь на площади в 6.1 х 10⁶ км² отмечена средняя положительная аномалия в свободном воздухе 16 мГал. Близкие, практически идентичные, значения аномалий (в свободном воздухе и изостатические) получены У.Каула и для других мантийных плюмов как внутриокеанических. Мантийные плюмы достаточно отчетливо выражаются в аномалиях геоида (рис. 3,4). Эти аномалии должны быть связаны со строением литосферы под мантийными плюмами.

В свое время мощная кора под Исландией, достигающая 30 км, как и для всей Брито-Арктической провинции плато базальтов (Bott, Gunnarson, 1980), вызывала некоторое недоумение, поскольку средняя мощности океанической коры составляет около 7 км. Сторонники фиксизма использовали этот факт в качестве доказательства существования коры континентального типа. Однако позднее было установлено, что для целого ряда областей внутриплитной магматической активности в океанах характерна именно мощная кора: так под Гавайским плюмом мощность коры составляет 18-19 км (Wessel, 1993a), под плюмом Маркизских островов – 14 км (Caress et al., 1993). Явление наращивания мощности коры под мантийными плюмами получило название underplating (Прим.авт.: в русской литературе аналогичного термина нет – впервые на русский язык он был переведен как подслаивание, и может быть следует сохранить такой вариант перевода). Детальные исследования строения коры методом преломленных волн под плато островов Кергулен-Херд показали, что мощность коры (до 17 км) увеличивается за счет 3 слоя океанической коры, причем скорость продольных волн в нижней части этого слоя повышается до 7.4 км/с и выше (Chavris et al., 1995).

Скоростной разрез коры под плато Кергулен-Херд аналогичен разрезу под островами Исландия и Гавайи и отражает, таким образом, общую закономерность, присущую земной коре мантийных плюмов. Увеличение мощности коры и высокие значения скоростей сейсмических волн в нижней части коры являются следствием магматической активности, в результате которой происходит солидификация расплавов и, как следствие, наращивание (подслаивание) коры снизу. Однако эффект подслаивания прослеживается до значительно более глубоких горизонтов мантии, чем граница М, как это было установлено для древнего мантийного плюма трапповой провинции р. Параны (VanDecar et al., 1995). Здесь низкоскоростная мантийная аномалия, имеющая в поперечнике размер до 300 км, прослеживается до глубины, по крайней мере, в 500-600 км. Эту низкоскорстную аномалию мы можем рассматривать как результат дефицита плотности, связанный с образованием гигантской расслоенной интрузии при затвердевании расплавленного вещества мантийного плюма.

Таким образом, механизм подслаивания (underplating) приводит в конечном счете к образованию структуры, которую по аналогии с рифтовой подушкой (rift pillow) мы предлагаем называть плюмовой подушкой (plume pillow). То, что такие структуры сохраняются в течение длительного времени, возможно, в течение многих сотен млн. лет, заставляет усомниться в том, что движение литосферных плит происходит по астеносфере. По мнению автора, многие особенности строения литосферы Балтийского щита (аномальные мощности коры до 50-55 км и высокие значения скоростей продольных сейсмических волн в нижней части коры) находят логичное объяснение в явлении наращивания коры, связанное с древними мантийными плюмами (Huppert, Sparks, 1988; Korja, 1991).

В начало