Vulkanism inom plattan | natur

Vulkanism inom plattan | natur

Anonim

ämnen

  • vulkanologi

Ursprunget till vulkanisk aktivitet som förekommer långt från gränserna för tektoniska plattor har varit föremål för tvist. Den senaste geodynamiska modellen erbjuder ett nytt tag på saken. Se Brev s.386

I detta nummer presenterar Liu och Stegman 1 en hypotes för genereringen av vulkaniska centra som kan förändra vår syn på hur plattaktonik påverkar spridningen av vulkanisk aktivitet på jorden.

Teorin för plattaktonik beskriver det översta av jordens lager som består av styva plattor, vars relativa rörelser är begränsade till smala plattgränser. Gränserna finns i tre typer: divergerande, där plattor förflyttar sig från varandra och skapar system som till exempel havet-åsar; konvergent, där en platta glider under en annan och bildar subduktionszoner; och transformera marginaler, där plattor glider förbi varandra, som i San Andreas Fault-systemet.

Plattaktonik förklarar framgångsrikt de flesta av jordens geologiska drag. Till exempel kan vulkanism vid åsar i mitten av havet förklaras genom dekompressionssmältning förknippad med passiv uppvävning av het (asthenosfärisk) mantel som svar på plattdivergens. Vulkanism i subduktionszoner kan beskrivas genom en kombination av två effekter: partiell smältning av manteln, drivet av returflöde i mantelkilen som ligger över subduktionszonen, och smältpunktdepression, orsakad av tillströmningen av vatten som frigörs från den fallande plattan av subduktionszonen.

Vulkaner som förekommer långt från plattgränserna - till exempel intraplate magmatism - är svårare att förklara med plattaktonik. Vissa vulkaniska system inom intraplate, såsom den vulkaniska Hawaii-kedjan i Stillahavsplattan och det vulkaniska fältet Yellowstone i Nordamerika, vandrar längs spår som verkar oberoende av processer för plattgräns. De utströmmande men kortlivade utströmningarna av basalter, kända som översvämningsbasalter, av vilka några är så stora att de täcker betydande områden av kontinenter eller till och med hela plattor, beskrivs inte heller lätt genom samspelet mellan långsamt rörliga plattor.

En populär uppfattning är att intraplate-magmatism drivs av smala mantelöverbyggnader (plummar) som härstammar från ett hett termiskt lager vid kärn-mantelgränsen 2 . Därför bör uttrycket av plommor vid jordens yta vara oberoende av plattrörelserna 2 . Översvämningsbasaler antas registrera den initiala påverkan av det anomalt heta plumhuvudet, medan det vulkaniska spåret, känt som hot-spot-spåret, registrerar passagen av plattan över plommans svans 3 . Exempelvis tros utbrottet av floden Basens för floden Steens – Columbia för cirka 17 miljoner år sedan representera initieringen av det för närvarande aktiva Yellowstone-hotspåret, och det antas så att det passar in i plumeteorin 4, 5 .

Emellertid är utbrottet i floden Basens i Steens – Columbia floden orienterad nord – syd, vinkelrätt mot Yellowstone-spåret. Dessutom skiljer sig geokemin för översvämningsbasalt från Yellowstone-vulkanerna 6, 7, vilket komplicerar plommhypotesen. Alternativt kan Steens – Columbia River-översvämningsbasalt förknippas med förlängning av den övre plattan bakom Cascades vulkanbåge 8 (back-arc spreading). Men detta fenomen verkar inte förklara det plötsliga utseendet på översvämningsbasalt i floden Steens – Columbia River.

I sin studie föreslår Liu och Stegman 1 (sidan 386) att floden Basens-floden Steens – Columbia är en naturlig följd av bromsande konvergens mellan den nordamerikanska plattan och den antika Farallon-plattan. Denna avmattning var förmodligen förknippad med tillvägagångssättet för en mid-ocean ås mellan Farallon och Pacific plattorna för 20 miljoner år sedan, nu manifesteras som den aktiva Juan de Fuca åsen. Författarna utförde geodynamiska beräkningar med initiala och gränsvillkor begränsade av observerade relativa plattrörelser och plattålder. De visar att sträckning och eventuell rivning av Farallon-plattan åtföljde konvergensens långsamhet, vilket resulterade i frigöring av Farallon-plattan.

Liu och Stegman upptäcker att den modell som bäst återger den förmodade nuvarande platsen för Farallon-plattan, som begränsad från seismisk tomografi, förutspår att rivningen började för cirka 16 miljoner till 17 miljoner år sedan, då floden Basens flodbastal inleddes. Dynamiska tryck som genererats från denna tår resulterade i snabb mantel uppåt genom detta mellanrum i plattan, drev en magmatisk uppblåsning som härmar den strukturella trenden för Steens – Columbia floden basalt (Fig. 1).

Image

Stora, effusiva utströmningar av basalter, såsom Steens – Columbia River-översvämningsbasalt i Oregon och Washington som utsätts här vid flodens marginaler, tillskrivs vanligtvis påverkan av termiska plummar som härrör från kärnans mantelgräns. Liu och Stegman visar 1 att tidpunkten för och utbredningen av utbrott kan istället relateras till tårar som utvecklats inom subducting plattor.

Bild i full storlek

Om Liu och Stegmans modell är korrekt är implikationen att en viss intraplate-magmatism kan förklaras av utvecklingen av gravitationella instabiliteter inom subduktande plattor. I sin modell är termisk uppbyggnad fortfarande ansvarig för översvämningsbasalter, men till skillnad från traditionella plommor, som härrör från den lägsta manteln, antyds ett övre mantel-ursprung. Det finns dock vissa funktioner som förblir olösta. Till exempel ger modellen inte någon bra förklaring för migrationen österut av Yellowstone hotspotbanan, det höga förhållandet mellan helium-3 och helium-4 i Yellowstone-vulkanerna 7 eller närvaron av en seismisk hastighetsanomali som sträcker sig in i nedre manteln under Yellowstone 9 . Och det förklarar kanske inte de isotopiska signaturerna som ses i floden Basens i floden Steens – Columbia.

Om den är korrekt bör Liu och Stegmans modell tillämpas på andra platser där tårtår har inträffat. En sådan tåra hände klart i centrala Kalifornien för cirka 20 miljoner år sedan, eftersom de sista resterna av Farallon-plattan fångades vid Kaliforniens kust, men resten av Farallon finns inte längre under staten 10 . Det finns bevis för en uppblossning i basaltisk magmatism öster om centrala Kalifornien, till exempel vid gränsen till Kalifornien och Nevada, under denna tid. Men storleken verkar inte jämförbar med Steens – Columbia floden basalt, vilket antyder att olika gränsvillkor kan behöva beaktas i författarnas modell.

I vilket fall som helst är Liu och Stegmans studie relevant eftersom den fäster mer uppmärksamhet på att subducera plattor för att generera intraplate-magmas. Följande exempel kan övervägas. Där en ung oceanisk platta underskriver, bör en skiva riva, åtföljd av stora volym magmatiska uppblåsningar, utvecklas eftersom unga plattor är svåra att subduktera. Denna hypotes kan gälla för östra Stilla havet. Däremot kan ett långt segment av plattan förväntas stagnera tillfälligt i en övergångszon mellan den övre och nedre manteln 11 när en gammal oceanplatta underskriver. Sammansättningen av kallt skivmaterial mot het mantel på djupet skulle generera små termiska uppbyggnader längs kanterna på plattan 12 . Dessa uppvärmningar skulle kunna generera utbredd basaltisk magmatism långt från subduktionsgraven, sett i nordöstra Kina. Om kanterna på plattan vandrar relativt den övre plattan, kan hotspotsspår genereras 13 .

Vi noterar att alla dessa bostadshusar kommer från den övre manteln och sannolikt kommer att läggas på magmatism som är förknippad med spridning av bakbågen; därför förväntas ett komplicerat mönster av magmatism. Om en undergivande platta tränger in djupt i den nedre manteln, kan uppbyggnader förväntas ännu längre från plattgränserna.

Sammanfattningsvis finns det anledning att spekulera i att intraplate-magmas kan vara intimt kopplade till subduktiva plattor 12, 14 . Med andra ord är det tänkbart att plattaktonik genererar många intraplate-magmas. Skillnader i storleken och platserna för intraplate-magmas kan helt enkelt styras av omfattningen av underledande plattor. Debatten om huruvida djupt sittande termiska plommor finns 15 förblir olöst eftersom dessa trånga bostäder är svåra att upptäcka. Ett alternativt tillvägagångssätt är att kartlägga geometri och längdskala för underledande plattor, vilket kan vara lättare att upptäcka med olika geofysiska metoder. Liu och Stegmans modell visar hur bostadshus, till exempel subduktion, måste beaktas när förståelse för bostadshusens ursprung och deras tillhörande magmatiska aktiviteter.

kommentarer

Genom att skicka en kommentar samtycker du till att följa våra villkor och gemenskapsriktlinjer. Om du finner något missbruk eller som inte överensstämmer med våra villkor eller riktlinjer ska du markera det som olämpligt.