맨틀 플룸

Mantle plume
맨틀의 냉각 과정에서 발생하는 슈퍼플룸(LVZ = 저농도대)[1]

맨틀 플룸은 지구의 맨틀 내에서 제안된 대류 메커니즘으로, 비정상적인 화산 [2]활동을 설명하기 위해 가설이 세워졌습니다.플룸 헤드는 얕은 깊이에 도달하면 부분적으로 녹기 때문에 하와이나 아이슬란드와 같은 화산 핫스팟과 데칸이나 시베리아 트랩과 같은 큰 화성 지방의 원인으로 플룸이 종종 호출됩니다.그러한 화산 지역은 지각판 경계에서 멀리 떨어져 있는 반면, 다른 지역은 판 경계 부근에서 비정상적으로 대규모 화산 활동을 나타낸다.

개념

맨틀 플룸은 1963년 J[3][4]. Tuzo Wilson에 의해 처음 제안되었고 1971년과 [4]1972년 W. Jason Morgan에 의해 추가로 개발되었다.맨틀 플룸은 과열된 물질이 코어-맨틀 경계에서 형성(핵)되어 지구의 맨틀을 통해 상승하는 곳에 존재하는 것으로 가정됩니다.플룸은 연속적인 흐름이라기보다는 일련의 뜨거운 [5]거품으로 봐야 합니다.부서지기 쉬운 상부 지구의 지각에 도달하면 그들은 디아피르를 [6]형성합니다.이 디아피어들은 지각의 "핫스팟"입니다.특히 맨틀 플룸이 서로 상대적으로 고정되고 중심-망틀 경계에 고정된다는 개념은 하와이-황제 해산 사슬과 같은 일부 핫스팟에서 확장되는 오래된 화산의 시간 진행 연쇄에 대한 자연스러운 설명을 제공할 것이다.그러나 고자기파 자료에 따르면 맨틀 플룸은 LLSVP(Large Low Shear Velocity Regines: Large Low Velocity Regines: LLSVP)[7]와도 연관될 수 있으며 [8]서로 상대적으로 움직인다.

현재의 맨틀 플룸 이론은 지구 내부의 물질과 에너지가 두 개의 구별되고 거의 독립적인 대류 흐름으로 표면 지각과 교환된다는 것입니다.

  • 이전에 이론화되었고 널리 받아들여진 것처럼, 주로 암석권의 차가운 판이 다시 아스테온권으로 가라앉는 상부 맨틀 대류에 의해 움직이는 지배적이고 안정된 판 구조 체계입니다.
  • 좁은 기둥의 코어-코어 경계에서 위로 열을 전달하는 플룸 대류에[6] 의해 구동되는 간헐적으로 지배적인 맨틀 전도 상태.이 두 번째 체제는 종종 불연속적이기는 하지만, 산악[9] 건설과 대륙 [10]분열에서 주기적으로 중요하다.

플룸 가설은 1970년대 [11]초 작은 유체가 채워진 탱크에서 실험실 실험을 통해 시뮬레이션되었다.그러한 방식으로 생성된 열 또는 조성 유체 역학 플룸은 훨씬 더 큰 가정 맨틀 플룸의 모델로 제시되었습니다.이러한 실험에 기초하여, 맨틀 플룸은 이제 두 부분으로 구성된다고 가정된다: 플룸의 꼭대기와 그 밑부분을 연결하는 길고 얇은 도관과 플룸이 상승함에 따라 크기가 커지는 구근 헤드.전체 구조가 버섯을 닮았다.열 플룸의 구근 헤드는 뜨거운 물질이 도관을 통해 위쪽으로 빠르게 이동하기 때문에 플룸 자체가 주변을 통해 상승하기 때문에 형성됩니다.1980년대 후반과 1990년대 초반, 열모델을 이용한 실험은 구근 헤드가 팽창함에 따라 인접한 맨틀의 일부가 머리로 들어갈 수 있다는 것을 보여주었다.

버섯 맨틀 플룸의 크기와 발생은 Tan과 Thorpe의 [12][13]일시적인 불안정 이론으로 예측할 수 있습니다.이 이론은 20mW/m의2 핵심 맨틀 열 유속에 임계 시간(하부 맨틀의 가열 시작부터 플룸 형성까지의 시간)이 약 8억3000만 년인 반면, 주기는 약 2억 [14]년인 직경 약 2000km의 두부를 가진 버섯 모양의 맨틀 플럼을 예측한다.맨틀 플룸의 수는 약 17개로 예상됩니다.

플룸헤드가 암석권 바닥과 맞닥뜨리면, 이 장벽에 맞서 평평해지고 광범위한 감압 용융을 거쳐 대량의 현무암 마그마를 형성할 것으로 예상됩니다.그러면 그것은 표면으로 분출할 수 있다.수치 모델링은 녹는 것과 분화가 수백만 [15]년에 걸쳐 일어날 것이라고 예측한다.이러한 분출은 홍수 현무암과 관련이 있지만, 그 중 다수는 훨씬 짧은 시간(100만년 미만)에 걸쳐서 분출한다.예를 들어 인도의 데칸 트랩, 아시아의 시베리아 트랩, 남아프리카와 남극의 카루페라 현무암/돌레라이트, 남아메리카와 아프리카의 파라나 현무암과 에덴데카 트랩(이전에는 남대서양의 개방으로 분리된 단일 지방), 북미의 콜롬비아강 현무암 등이 있다.대양의 홍수 현무암은 대양 고원으로 알려져 있으며, 서태평양의 온통 자바 고원과 인도양의 케르구엘렌 고원을 포함한다.

플룸 헤드를 코어-망틀 경계에 연결하도록 가정된 좁은 수직 도관은 핫스팟에 마그마를 지속적으로 공급하는 것으로 보인다.위에 있는 지각판이 이 뜨거운 냄비 위를 이동할 때, 고정된 기둥에서 표면으로 마그마의 분출은 판의 [16]움직임을 평행하게 하는 화산 사슬을 형성할 것으로 예상된다.태평양에 있는 하와이 제도 열도가 전형적인 예이다.이 사슬의 화산 궤적은 시간이 지남에 따라 고정되지 않았음이 최근에 발견되었고, 따라서 그것은 원래 [17]제안된 주요 특성을 나타내지 않는 많은 유형 사례들의 모임에 합류했다.

대륙 홍수 현무암의 분출은 종종 대륙 강탈과 붕괴와 관련이 있다.이것은 맨틀 플룸이 대륙 강도와 해양 분지의 형성에 기여한다는 가설로 이어졌다.

화학, 열류 및 용융

다음 항목도 참조하십시오.레일리-테일러 불안정성
플룸 [18]형성을 위한 가능한 메커니즘인 레일리-테일러 불안정성의 단일 "손가락"의 유체역학적 시뮬레이션.시퀀스의 세 번째 및 네 번째 프레임에서 플룸은 "머쉬룸 캡"을 형성한다.코어는 다이어그램의 맨 위에 있고 크러스트는 맨 아래에 있습니다.
상부(3)와 하부(5) 맨틀, D-층(6) 및 외부(7)와 내부(9) 코어 위치를 나타내는 지표 단면

핫스팟에서 발견되는 현무암의 화학적, 동위원소적 조성은 미드오션리지 [19]현무암과는 미묘하게 다르다.해양섬 현무암(OIBs)이라고도 불리는 이 현무암은 방사성이 높고 안정적인 동위원소 조성으로 분석됩니다.방사성 동위원소 시스템에서 원래 전도된 물질은 맨틀 [20]성분이라고 불리는 발산 추세를 생성한다.확인된 맨틀 성분은 DMM(Depleted Mid-Ocean Ridge 현무암(MORB) 맨틀), HIMU(High U/Pb-ratio 맨틀), EM1(농축 맨틀 1), EM2(농축 맨틀 2) 및 FOZO(포커스 존)[21][22]이다.이러한 지구 화학적 특성은 맨틀 소스에서 전도된 슬래브와 대륙 퇴적물과 같은 지표면 근방의 물질이 혼합되면서 발생합니다.이에 대해서는 두 가지 해석이 엇갈린다.맨틀 플룸의 맥락에서 근표면 재료는 슬래브를 서브덕트함으로써 코어-맨틀 경계까지 운반되고 플룸에 의해 표면으로 역수송된 것으로 가정한다.플레이트 가설의 맥락에서, 잠수 물질은 대부분 얕은 맨틀에서 다시 순환하고 거기서부터 화산에 의해 태핑된다.

Fe와 같은 안정적인 동위원소는 융해 [23]중에 일어나는 물질의 과정을 추적하는 데 사용됩니다.

섭입지대를 통한 해양 지각, 암석권 및 침전물의 처리는 수용성 미량 요소(예: K, Rb, Th)를 이동 미량 요소(예: Ti, Nb, Ta)로부터 분리하여 해양 슬래브에 이동성 요소를 집중시킨다(수용성 요소는 화산에서 지각에 추가됨).지진 단층 촬영 결과 해저 해양 슬래브가 650km 깊이의 맨틀 전이대 바닥까지 가라앉았다.더 깊은 곳으로 가라앉는 것은 확실치 않지만, 그들이 약 1,500 킬로미터 깊이의 중간-맨틀 깊이까지 가라앉을 수 있다는 증거가 있다.

맨틀 플룸의 근원은 3,000km [24]깊이의 코어-맨틀 경계로 가정된다.코어-망틀 경계를 가로지르는 물질 수송이 거의 없기 때문에 열 전달은 전도에 의해 일어나야 하며, 이 경계 위와 아래에 단열 구배가 있어야 한다.코어-망틀 경계는 강한 열(온도) 불연속입니다.핵의 온도는 맨틀 위에 있는 온도보다 약 1,000도 더 높습니다.깃털은 맨틀의 밑부분이 뜨거워지고 부력이 높아짐에 따라 상승하는 것으로 가정된다.

플룸은 맨틀을 통해 상승하여 감압 용융에 의해 아스테오스피어의 얕은 깊이에 도달하면 부분적으로 녹기 시작하는 것으로 가정됩니다.이것은 대량의 마그마를 만들어 낼 것이다.이 녹은 표면으로 올라와 분출하여 핫스팟을 형성합니다.

하부 맨틀과 코어

계산된 지구의 온도 대 깊이.점선 곡선: 층상 맨틀 대류; 고체 곡선:전체 맨틀 대류.[25]

깊은(1000km) 맨틀에 존재하는 것으로 알려진 가장 두드러진 열 대비는 2900km의 코어-맨틀 경계에 있습니다.맨틀 플룸은 표면 표현으로 추정되는 핫스팟이 서로 고정되어 있는 것으로 생각되었기 때문에 원래 이 층에서 솟아오른다고 가정했다.이를 위해서는 플룸이 상층 구조판의 움직임에 반응하여 빠르게 흐르는 것으로 생각되는 얕은 암연권 아래에서 조달되어야 했다.지구심층에는 다른 알려진 주요 열 경계층이 없기 때문에 코어-망틀 경계층이 유일한 후보였습니다.

맨틀의 밑부분은 지구의 지진학적 구분인 D layer층으로 알려져 있다.그것은 구성적으로 덮인 맨틀과 구별되는 것으로 보이며 부분 용융을 포함할 수 있다.

매우 넓고 큰 두 개의 저전단 지방은 아프리카 아래의 하부 맨틀과 중앙 태평양 아래에 존재합니다.기둥은 표면이나 가장자리에서 [26]솟아오른다고 가정한다.그들의 낮은 지진 속도는 그들이 상대적으로 [27][28]뜨겁다는 것을 암시하는 것으로 생각되었지만, 최근 그들의 낮은 파동 속도는 화학적 이질성에 의해 야기된 높은 밀도 때문이라는 것이 밝혀졌다.

이론의 증거

이 이론을 뒷받침하는 몇 가지 공통적이고 기본적인 증거로는 선형 화산 사슬, 귀가스, 지구물리학적 이상, 지구화학 등이 있다.

선형 화산 연쇄

하와이-황제 해산 체인의 나이 진행형 분포는 고정적이고 깊은 망토의 플룸이 상부 맨틀로 솟아올라 부분적으로 녹고 플레이트가 고정 플룸 소스에 [24]대해 머리 위로 이동할 때 화산 체인이 형성되는 결과로 설명되었다.시간 진행형 화산 사슬이 뒤에 있는 다른 핫스팟에는 레위니옹, 차고스-라카디브 능선, 루이빌 능선, 나인티스트 능선, 케르구엘렌, 트리스탄, 옐로스톤 등이 있다.

위의 체인이 시간 경과형이라는 증거가 있지만 서로 고정되지 않은 것으로 나타났습니다.이것의 가장 주목할 만한 예는 플레이트 모션과 더불어 핫스팟의 이동에 [29]의해 형성된 하와이 시스템의 오래된 부분인 엠퍼러 체인이다.또 다른 예는 북동 대서양에 [30][31]있는 카나리아 제도이다.

귀가스 및 기타 동위원소

주요 기사:헬륨-3

헬륨-3는 빅뱅에서 형성된 원시 동위원소이다.거의 생산되지 않고, [32]그 이후 다른 과정에 의해 지구에 추가된 것은 거의 없다.헬륨-4는 원시 성분을 포함하고 있지만 우라늄과 토륨과 같은 원소의 자연적인 방사성 붕괴에 의해서도 생성된다.시간이 지남에 따라, 대기 상층부의 헬륨은 우주로 사라집니다.따라서 지구는 헬륨이 점차 고갈되고 있으며, 그는 현재와 같이 대체되지 않는다.그 결과,4 지구에서의 He/He 비율은 시간이 지남에 따라 감소하였다.

비정상적으로 높은 4Hotspot(전부는 아님)에서 관찰되었습니다.이것은 하부 맨틀의 깊고 원시적인 저수지를 두드리는 플룸에 의해 설명되며, 원래 높은 He/4He 비율은 지질학적 [33]시간 내내 보존되어 왔다.

다른 원소들, 예를 들어 오스뮴은 해양 섬의 현무암에서 지구의 핵 근처에서 발생하는 물질의 추적체라고 제안되어 왔다.그러나 아직까지는 이에 대한 결정적인 증거가 부족하다.[34]

지구물리학적 이상

지구의 암석권(노란색)과 맨틀(빨간색)에서 마그마가 솟아오르는 단면을 보여주는 다이어그램입니다.지각은 기둥에 상대적으로 움직이며 트랙을 만들 수 있습니다.

플룸 가설은 그것들과 관련이 있을 것으로 예측되는 지구물리학적 이상을 찾아냄으로써 테스트되었다.여기에는 열, 지진 및 표고 이상이 포함됩니다.열 이상은 핫스팟이라는 용어에 내재되어 있습니다.그것들은 지표열 흐름, 암석학, 지진학 등 다양한 방법으로 측정될 수 있다.열 이상은 지진파 속도에 이상을 발생시키지만, 불행히도 구성 및 부분 용해도 마찬가지이다.그 결과, 파속은 온도를 측정하기 위해 단순하고 직접적으로 사용될 수 없지만, 보다 정교한 접근법을 취해야 한다.

지진 이상 징후는 지진파가 지구를 통과할 때 발생하는 파속 변화를 매핑함으로써 식별된다.고온 맨틀 플룸은 저온에서 유사한 물질에 비해 지진파 속도가 낮을 것으로 예측된다.부분 용융의 미량(예를 들어 녹는점이 낮거나 Fe가 풍부한)을 포함한 맨틀 재료도 지진파 속도가 낮으며 그 영향은 온도보다 강하다.따라서 비정상적으로 낮은 파속은 핫스팟 아래의 비정상적으로 뜨거운 맨틀을 나타내지만, 이 해석은 [35]모호하다.플룸이 제안된 지역의 변화를 찾는 데 사용되는 가장 일반적으로 인용되는 지진 파속 이미지는 지진 단층 촬영에서 비롯된다.이 방법에는 지진계 네트워크를 사용하여 [36]맨틀 전체의 지진파 속도 변화에 대한 3차원 이미지를 구축하는 것이 포함됩니다.

큰 지진에 의해 발생하는 지진파는 지구 표면 아래의 구조를 광선을 따라 결정할 수 있게 한다.천 킬로미터 또는 그 이상을 이동한 지진파는 지구 맨틀의 넓은 영역을 촬영하는 데 사용될 수 있습니다.그러나 분해능도 제한돼 직경 수백 km 이상의 구조물만 검출할 수 있다.

지진 단층 촬영 이미지는 지구 [37]맨틀에 많은 맨틀 플룸이 있다는 증거로 인용되었다.그러나 이미지화된 구조물이 확실하게 해결되었는지, 그리고 그것들이 뜨겁고 솟아오르는 [38]바위 기둥에 해당하는지 여부에 대한 활발한 논의가 계속되고 있습니다.

맨틀 플룸 가설은 플룸 헤드가 암석권 하부에 충돌할 때 돔형 지형적 상승이 발생할 것으로 예측합니다.약 5400만년 전 북대서양이 열렸을 때 이런 종류의 융기가 일어났다.일부 과학자들은 이것을 유라시아의 붕괴와 북대서양의 개방을 일으켰다고 가정한 맨틀 기둥과 연결시켜, 현재 아이슬란드의 기초가 될 것으로 추측하고 있다.그러나 현재의 연구는 이 융기의 시간 역사가 아마도 예상보다 훨씬 짧다는 것을 보여주었다.따라서 이 관찰이 맨틀 플룸 가설을 얼마나 강하게 뒷받침하는지는 명확하지 않다.

지구 화학

해양 섬에서 발견되는 현무암은 지구 화학적으로 중간해령 현무암과는 다르다.해양섬 현무암(OIB)은 MORB보다 구성이 다양하며, 대부분의 해양섬은 MORB에 비해 나트륨과 칼륨이 풍부한 알칼리 현무암으로 구성되어 있습니다.하와이나 아이슬란드와 같은 큰 섬들은 대부분 톨레이아이트 현무암으로, 알칼리 현무암은 발달의 후기에 한정되어 있지만, 이 톨레이아이트 현무암은 화학적으로 중간 해양 능선의 톨레이아이트 현무암과는 다르다.OIB는 마그네슘이 더 농축되는 경향이 있으며, 알칼리 및 톨레이아이트 OIB는 미량 비호환성 원소로 농축되어 있으며, 가벼운 희토류 원소는 무거운 희토류 원소에 비해 특히 농축되어 있다.스트론튬, 네오디뮴, 하프늄, 납 및 오스뮴 원소의 안정적인 동위원소 비율은 MORB에 비해 큰 차이를 보이며, 이는 적어도 3개의 맨틀 성분이 혼합된 것에 기인한다.우라늄 및 기타 무거운 방사성 원소의 붕괴에 의해 생성되는 높은 비율의 방사성 납을 가진 HIMU, 방사성 납의 농도가 낮은 EM1 및 높은 86Sr/Sr 비율을 가진 EM2.OIB의 헬륨은 MORB보다 He/4He 비율의 변동이 크며, 일부 값은 원시 [39]값에 근접합니다.

해양 섬 현무암의 구성은 해양 지각의 침강에 의해 형성된 별개의 맨틀 화학 저장소의 존재에 기인한다.여기에는 HUIMU, EM1, EM2에 해당하는 저장소가 포함됩니다.이들 저장소는 OIB의 주요 원소 구성과 안정적인 동위원소 비율 사이의 상관관계에 기초하여 서로 다른 주요 원소 구성을 가지고 있는 것으로 생각된다.톨레이아이트 OIB는 특히 고온 플룸에서 높은 수준의 부분 용융 산물로 해석되며, 알칼리 OIB는 작고 차가운 [39]플룸에서 낮은 수준의 부분 용융 산물로 해석됩니다.

지진학

2015년에는 273개의 대지진 데이터를 바탕으로 300만 시간의 슈퍼컴퓨터 [40]시간이 필요한 풀파형 단층촬영을 기반으로 모델을 작성했다.계산 한계로 인해 고주파 데이터를 사용할 수 없었고,[40] 해저의 상당 부분에서는 지진 데이터를 사용할 수 없었다.그럼에도 불구하고, 주변 바위보다 400도 더 뜨거운 수직 기둥은 피트케른, 맥도날드, 사모아, 타히티, 마르케사스,[41] 갈라파고스, 카보베르데, 카나리아 핫스팟을 포함한 많은 핫스팟 아래에서 시각화되었습니다.이들은 코어-망틀 경계(2900km 깊이)에서 [40]1000km에서 가능한 전단 및 굽힘 층까지 거의 수직으로 확장되었다.폭은 600-800km로 현대 [40]모델에서 예상한 폭의 3배가 넘었기 때문에 검출할 수 있었다.이러한 플룸의 대부분은 아프리카와 태평양의 큰 저전단 지역에 있는 반면, 옐로스톤과 같은 일부 핫스팟은 모델의 [42]맨틀 특징과 덜 명확하게 관련이 있었다.

플룸 잎의 예상치 못한 크기는 그들이 지구의 44테라와트의 내부 열 흐름의 대부분을 중심에서 표면으로 전도할 수 있다는 가능성을 열어주고, 만약 맨틀 아래쪽이 예상보다 덜 대류한다는 것을 의미한다.깃털과 주변 맨틀 사이에 그것들을 느리게 하고 [40]넓히는 구성적인 차이가 있을 수 있습니다.

권장 맨틀 플룸 위치

최근 [43]한 그룹에 의해 제안된 플룸 위치의 예시입니다.Foulder([35]2010).

맨틀 플룸은 홍수 현무암의 [44][45]근원으로 제안되어 왔다.현무암질 magmas의 이러한 몹시 빨리, 대규모 폭발이 주기적으로 땅과 해양 plateaus의 데칸 Traps,[46]Gondwana,[48]의 시베리아 Traps[47]은 Karoo-Ferrar 홍수 basalts고 알려진 가장 큰 대륙 홍수 현무암, 중앙 대서양 magmat 같은 바다와 같이, 모르게 대륙 홍수 현무암 지역을 형성하고 있습니다.ic 지방(캠프).[49]

많은 대륙 홍수 현무암 사건은 대륙 [50]강탈과 동시에 일어난다.이것은 평형을 지향하는 시스템과 일치합니다: 물질이 맨틀 기둥에서 상승하면서 다른 물질이 맨틀로 빨려 들어가 [50]강선을 일으킵니다.

대립 가설

맨틀 플룸 모델과 병행하여 관찰된 현상에 대한 두 가지 대안적 설명, 즉 판 가설과 충격 가설이 고려되었다.

판 가설

주요 기사 : 판 이론 (화산학)
지각 재활용의 경쟁 모델과 전도 슬래브의 운명을 보여주는 그림입니다.플룸 가설은 깊은 침강(오른쪽)을 일으키는 반면, 판 가설은 얕은 침강(왼쪽)에 초점을 맞춥니다.

2000년대 초반부터 맨틀 플룸에 대한 증거의 상태와 임시 가설의 확산에 대한 불만이 돈 L. 앤더슨, 길리언 파울러, 워렌 B를 필두로 한 많은 지질학자들을 움직였다. 해밀턴, 상층 맨틀의 얕은 과정에 기초한 광범위한 대안을 제안하고,[51] 마그마즘의 원동력으로 판구조론을 강조한다.

판상 가설은 "불안한" 화산 활동이 암석권 확장에서 생겨나며, 암석권 아래의 암석권으로부터 용융이 수동적으로 일어나게 한다는 것을 암시한다.따라서 판 가설은 중심부와 망토의 경계에서 일어나는 활성 과정이 아니라 판구조론과 관련된 얕은 표면 부근의 과정에 화산활동이 기인한다는 점에서 플룸 가설의 개념적 역행이다.

암석권 확장은 판구조론과 관련된 과정으로 여겨진다.이러한 과정은 지구의 화산 활동이 대부분 일어나는 중앙해령에서 잘 알려져 있다.판 자체가 내부에서 변형되는 경우는 별로 알려져 있지 않으며, 변형 범위가 넓은 지역에서는 화산 활동이 가능하다.잘 알려진 예는 미국 서부의 Basin and Range 주, 동아프리카 리프트 계곡, 라인 그라벤 강입니다.이 가설에서 마그마의 다양한 부피는 온도 차이보다는 화학 조성의 변화(더 쉽게 녹은 맨틀 물질에 해당하는 많은 양의 화산 활동)에 기인한다.

일반적으로 깊은 맨틀 대류와 상승의 존재를 부정하지는 않지만, 판 가설은 이러한 과정이 맨틀의 대부분을 덮고 많은 양의 열을 운반하며 표면 화산 [35]: 277 활동에 기여하는 기둥 모양의 수직적 특징의 관점에서 맨틀 플롬을 일으키지 않는다고 주장한다.

판 가설의 산하에 표면 화산 활동을 허용하는 데 기여할 수 있는 다음과 같은 하위 과정이 [35]인정된다.

  • 대륙별 해체
  • 중앙해령에서의 비옥함
  • 플레이트 경계 접합부에서의 화산 활동 강화
  • 소규모 저층권 대류
  • 해양성 쇄골 내 확장
  • 슬래브 찢기 및 분리
  • 얕은 맨틀 대류
  • 구조적 불연속부에서의 응력의 급격한 횡방향 변화
  • 대륙 내 확장
  • 치명적인 암석권 박막화
  • 지하의 빙하가 녹고 물이 빠진다.

영향 가설

이러한 과정 외에도, 금성에 아담스 분화구를 만든 사건이나 캐나다의 서드베리 이그뉴스 복합체와 같은 충돌 사건들이 용해와 화산 활동을 일으킨 것으로 알려져 있다.충격가설에서는 핫스팟 화산활동의 일부 지역은 얇은 해양 암석권을 관통할 수 있는 특정 대형 해양충돌에 의해 유발될 수 있으며 홍수 현무암 화산활동은 주요 충돌 [52]지점과 반대되는 대척지점에 집중된 지진에너지에 의해 유발될 수 있다.충격에 의한 화산활동은 적절하게 연구되지 않았으며, 열점 및 판구조론의 연구에 영향을 미치는 별도의 지상 화산활동의 인과적 범주로 구성된다.

가설의 비교

1997년에 지진 단층 촬영을 사용하여 표면에서 코어-망틀 [53]경계까지 관통하는 침하 구조 슬래브를 촬영할 수 있게 되었습니다.

하와이 핫스팟의 경우,[54] 1971년에 제안된 바와 같이, 장기 지진 체파 회절 단층 촬영은 맨틀 플룸이 원인임을 입증했다.옐로스톤 핫스팟의 경우, James 등에 의해 "우리는 옐로스톤 [55][56]핫스팟의 원점으로서 더 낮은 맨틀 플룸을 선호한다"는 결론에 따라 2011년부터 플룸 모델을 지지하는 지진학적 증거가 수렴되기 시작했다.인접한 미국 전역에서 고해상도 지진 데이터를 수집하는 프로그램인 Earthscope를 통해 획득한 데이터는 Yellowstone [57][58]기반 기둥의 수용을 가속화했다.

따라서 적어도 이 두 개의 깊은 맨틀 플룸이 핵-망틀 경계에서 솟아오른다는 강력한 증거가 있지만, 다른 가설이 무시될 수 있다는 것을 확인하기 위해서는 다른 핫스팟에 대해서도 유사한 단층학적 증거가 필요할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

  • 박리(지질) – 가장 낮은 암석권의 일부가 부착되어 있던 구조판에서 손실됨
  • 에페이로제닉 운동 – 긴 파장과 거의 접히지 않는 땅의 격변 또는 함몰
  • 조산 – 산맥 형성
  • Verneshot – 크래톤 깊은 곳의 가스 축적으로 인한 가상의 화산 폭발 사건

레퍼런스

  1. ^ 의 그림 17에 근거합니다.Matyska, Ctirad; Yuen, David A. (2007). "Lower-mantle material properties and convection models of multiscale plumes". In Foulger, G. R.; Jurdy, D. M. (eds.). Plates, plumes, and planetary processes. Geological Society of America. p. 159. CiteSeerX 10.1.1.487.8049. doi:10.1130/2007.2430(08). ISBN 978-0-8137-2430-0.
  2. ^ "The question of mantle plumes". www.earthmagazine.org. Retrieved 2022-08-05.
  3. ^ Wilson, J. Tuzo (8 June 1963). "Hypothesis of earth's behaviour". Nature. 198 (4884): 925–929. Bibcode:1963Natur.198..925T. doi:10.1038/198925a0. S2CID 28014204.
  4. ^ a b Duncan, Robert Ames; McDougall, Ian (1976). "Linear volcanism in French polynesia". Journal of Volcanology and Geothermal Research. 1 (3): 197–227. Bibcode:1976JVGR....1..197D. doi:10.1016/0377-0273(76)90008-1. hdl:1885/140344.
  5. ^ Krishnamurti, Ruby; Howard, Louis N. (1981). "Large-scale flow generation in turbulent convection". Proceedings of the National Academy of Sciences. 78 (4): 1981–1985. Bibcode:1981PNAS...78.1981K. doi:10.1073/pnas.78.4.1981. PMC 319265. PMID 16592996.
  6. ^ a b Larson, R.L. (1991). "Latest pulse of Earth: Evidence for a mid-Cretaceous superplume". Geology. 19 (6): 547–550. Bibcode:1991Geo....19..547L. doi:10.1130/0091-7613(1991)019<0547:LPOEEF>2.3.CO;2.
  7. ^ French, Scott W.; Romanowicz, Barbara (2015). "Broad plumes rooted at the base of the Earth's mantle beneath major hotspots". Nature. 525 (7567): 95–99. Bibcode:2015Natur.525...95F. doi:10.1038/nature14876. ISSN 0028-0836. PMID 26333468. S2CID 205245093.
  8. ^ Bono, Richard K.; Tarduno, John A.; Bunge, Hans-Peter (2019-07-29). "Hotspot motion caused the Hawaiian-Emperor Bend and LLSVPs are not fixed". Nature Communications. 10 (1): 3370. Bibcode:2019NatCo..10.3370B. doi:10.1038/s41467-019-11314-6. ISSN 2041-1723. PMC 6662702. PMID 31358746.
  9. ^ Stein, M. & Hofmann, A.W. (1994). "Mantle plumes and episodic continental growth". Nature. 372 (6501): 63–68. Bibcode:1994Natur.372...63S. doi:10.1038/372063a0. S2CID 4356576.
  10. ^ Storey, B.C. (1995). "The role of mantle plumes in continental breakup: Case histories from Gondwana". Nature. 377 (6547): 301–308. Bibcode:1995Natur.377..301S. doi:10.1038/377301a0. S2CID 4242617.
  11. ^ Whitehead Jr., John A.; Luther, Douglas S. (1975). "Dynamics of laboratory diapir and plume models". Journal of Geophysical Research. 80 (5): 705–717. Bibcode:1975JGR....80..705W. doi:10.1029/JB080i005p00705. S2CID 129327249.
  12. ^ Tan, K. K.; Thorpe, R. B. (1999). "The onset of convection driven by buoyancy caused by various modes of transient heat conduction, Part I: Transient Rayleigh numbers". J. Chem. Eng. Sci. 54 (2): 225–238. doi:10.1016/S0009-2509(98)00248-6.
  13. ^ Tan, K.K. & Thorpe, R. B. (1999). "The onset of convection driven by buoyancy caused by various modes of transient heat conduction, Part II: the sizes of plumes". J. Chem. Eng. Sci. 54 (2): 239–244. doi:10.1016/S0009-2509(98)00249-8.
  14. ^ Tan, K. K.; Thorpe, R. B.; Zhao Z., Zhidan (2011). "On predicting the mantle mushroom plumes". Geoscience Frontiers. 2 (2): 223–235. doi:10.1016/j.gsf.2011.03.001.
  15. ^ Farnetani, C. G.; Richards, M. A. (1994). "Numerical investigations of the mantle plume initiation model for flood basalt events". J. Geophys. Res. 99 (B7): 13, 813–13, 833. Bibcode:1994JGR....9913813F. doi:10.1029/94jb00649.
  16. ^ Skilbeck, J. N.; Whitehead, J. A. (1978). "Formation of discrete islands in linear chains". Nature. 272 (5653): 499–501. Bibcode:1978Natur.272..499S. doi:10.1038/272499a0. S2CID 33087425.
  17. ^ Sager, William W. "Insight into Motion of the Hawaiian Hotspot from Paleomagnetism". www.MantlePlume.org. Retrieved 2011-01-10.
  18. ^ Li, Shengtai; Li, Hui. "Parallel AMR Code for Compressible MHD or HD Equations". Los Alamos National Laboratory. Archived from the original on 2016-03-03. Retrieved 2006-09-05.
  19. ^ White, William M. (2010). "Oceanic Island Basalts and Mantle Plumes: The Geochemical Perspective". Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 38 (1): 133–160. Bibcode:2010AREPS..38..133W. doi:10.1146/annurev-earth-040809-152450. ISSN 0084-6597. S2CID 53070176.
  20. ^ Hofmann, A. W. (1997). "Mantle geochemistry: the message from oceanic volcanism". Nature. 385 (6613): 219–229. Bibcode:1997Natur.385..219H. doi:10.1038/385219a0. ISSN 0028-0836. S2CID 11405514.
  21. ^ Zindler, A (1986-01-01). "Chemical Geodynamics". Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 14 (1): 493–571. doi:10.1146/annurev.earth.14.1.493. ISSN 0084-6597.
  22. ^ Stracke, Andreas; Hofmann, Albrecht W.; Hart, Stan R. (2005). "FOZO, HIMU, and the rest of the mantle zoo". Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 6 (5): n/a. Bibcode:2005GGG.....6.5007S. doi:10.1029/2004gc000824. hdl:1912/451. ISSN 1525-2027. S2CID 59354360.
  23. ^ Nebel, Oliver; Sossi, Paolo A.; Bénard, Antoine; Arculus, Richard J.; Yaxley, Gregory M.; Woodhead, Jon D.; Rhodri Davies, D.; Ruttor, Saskia (2019). "Reconciling petrological and isotopic mixing mechanisms in the Pitcairn mantle plume using stable Fe isotopes". Earth and Planetary Science Letters. 521: 60–67. Bibcode:2019E&PSL.521...60N. doi:10.1016/j.epsl.2019.05.037. ISSN 0012-821X. S2CID 197568184.
  24. ^ a b Morgan, W. J. (1972). "Deep mantle convection plumes and plate motions". Bull. Am. Assoc. Pet. Geol. 56: 203–213.
  25. ^ Condie, Kent C. (1997). Plate tectonics and crustal evolution (4th ed.). Butterworth-Heinemann. p. 5. ISBN 978-0-7506-3386-4.
  26. ^ Niu, Yaoling (2018). "Origin of the LLSVPs at the base of the mantle is a consequence of plate tectonics – A petrological and geochemical perspective". Geoscience Frontiers. 9 (5): 1265–1278. Bibcode:2018AGUFM.T43A..02N. doi:10.1016/j.gsf.2018.03.005. ISSN 1674-9871.
  27. ^ Brodholt, John P.; Helffrich, George; Trampert, Jeannot (2007). "Chemical versus thermal heterogeneity in the lower mantle: The most likely role of anelasticity". Earth and Planetary Science Letters. 262 (3–4): 429–437. Bibcode:2007E&PSL.262..429B. doi:10.1016/j.epsl.2007.07.054.
  28. ^ Trampert, J.; Deschamps, F.; Resovsky, J.; Yuen, D. (2004). "Probabilistic tomography maps chemical heterogeneities throughout the lower mantle". Science. 306 (5697): 853–856. Bibcode:2004Sci...306..853T. doi:10.1126/science.1101996. PMID 15514153. S2CID 42531670.
  29. ^ Tarduno, John A. (July 2007). "On the motion of Hawaii and other mantle plumes". Chemical Geology. 241 (3–4): 234–247. Bibcode:2007ChGeo.241..234T. doi:10.1016/j.chemgeo.2007.01.021.
  30. ^ Zaczek, Kirsten; Troll, Valentin R.; Cachao, Mario; Ferreira, Jorge; Deegan, Frances M.; Carracedo, Juan Carlos; Soler, Vicente; Meade, Fiona C.; Burchardt, Steffi (2015-01-22). "Nannofossils in 2011 El Hierro eruptive products reinstate plume model for Canary Islands". Scientific Reports. 5 (1): 7945. Bibcode:2015NatSR...5E7945Z. doi:10.1038/srep07945. ISSN 2045-2322. PMC 4302296. PMID 25609055.
  31. ^ Carracedo, Juan Carlos; Troll, Valentin R. (2021-01-01), "North-East Atlantic Islands: The Macaronesian Archipelagos", in Alderton, David; Elias, Scott A. (eds.), Encyclopedia of Geology (Second Edition), Oxford: Academic Press, pp. 674–699, doi:10.1016/b978-0-08-102908-4.00027-8, ISBN 978-0-08-102909-1, S2CID 226588940, retrieved 2021-03-29
  32. ^ Anderson, D. L. (1998). "A model to explain the various paradoxes associated with mantle noble gas geochemistry". Proc. Natl. Acad. Sci. 95 (16): 9087–9092. Bibcode:1998PNAS...95.9087A. doi:10.1073/pnas.95.16.9087. PMC 21296. PMID 9689038.
  33. ^ Kurz, Mark (1999). "Dynamics of the Galapagos hotspot from helium isotope geochemistry". Geochimica et Cosmochimica Acta. 63 (23–24): 4139–4156. Bibcode:1999GeCoA..63.4139K. doi:10.1016/S0016-7037(99)00314-2.
  34. ^ Scherstén, Anders. "Re-Os, Pt-Os and Hf-W isotopes and tracing the core in mantle melts". www.MantlePlume.org. Retrieved 2011-01-18.
  35. ^ a b c d Foulger, G. R. (2010). Plates vs. Plumes: A Geological Controversy. Wiley-Blackwell. ISBN 978-1-4051-6148-0.
  36. ^ Ritsema, J.; van Heijst, H. J.; Woodhouse, J. H. (1999). "Complex shear wave velocity structure imaged beneath Africa and Iceland" (PDF). Science. 286 (5446): 1925–1928. doi:10.1126/science.286.5446.1925. PMID 10583949. S2CID 46160705. Archived from the original (PDF) on 2011-05-22.
  37. ^ Montelli, R.; Nolet, G.; Dahlen, F.; Masters, G. (2006). "A catalogue of deep mantle plumes: new results from finite-frequency tomography". Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 7 (11): n/a. Bibcode:2006GGG.....711007M. doi:10.1029/2006GC001248.
  38. ^ "Banana-doughnut tomography – can it reveal plumes (better than conventional ray theory)?". www.MantlePlumes.org. Retrieved 2011-01-19.
  39. ^ a b Suetsugu, D.; Steinberger, B.; Kogiso, T. (2013). "Mantle Plumes and Hotspots". Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences: B9780124095489028682. doi:10.1016/B978-0-12-409548-9.02868-2. ISBN 9780124095489.
  40. ^ a b c d e Eric Hand (2015-09-04). "Mantle plumes seen rising from Earth's core". Science. 349 (6252): 1032–1033. Bibcode:2015Sci...349.1032H. doi:10.1126/science.349.6252.1032. PMID 26339001.
  41. ^ Scott W. French; Barbara Romanowicz (2015-09-03). "Broad plumes rooted at the base of the Earth's mantle beneath major hotspots". Nature. 525 (7567): 95–99. Bibcode:2015Natur.525...95F. doi:10.1038/nature14876. PMID 26333468. S2CID 205245093.
  42. ^ Robert Sanders (2015-09-02). "CT scan of Earth links deep mantle plumes with volcanic hotspots". Berkeley News (UC Berkeley).
  43. ^ Courtillot, V.; Davaillie, A.; Besse, J.; Stock, J. (2003). "Three distinct types of hotspots in the Earth's mantle". Earth and Planetary Science Letters. 205 (3–4): 295–308. Bibcode:2003E&PSL.205..295C. CiteSeerX 10.1.1.693.6042. doi:10.1016/S0012-821X(02)01048-8.
  44. ^ Richards, M.A.; Duncan, R.A.; Courtillot, V.E. (1989). "Flood basalts, and hotspot tracks: Plume heads and tails". Science. 246 (4926): 103–107. Bibcode:1989Sci...246..103R. doi:10.1126/science.246.4926.103. PMID 17837768. S2CID 9147772.
  45. ^ Griffiths, R.W.; Campbell, I.H. (1990). "Stirring and structure in mantle plumes". Earth and Planetary Science Letters. 99 (1–2): 66–78. Bibcode:1990E&PSL..99...66G. doi:10.1016/0012-821X(90)90071-5.
  46. ^ Duncan, R.A. & Pyle, D.G. (1988). "Rapid eruption of the Deccan flood basalts at the Cretaceous/Tertiary boundary". Nature. 333 (6176): 841–843. Bibcode:1988Natur.333..841D. doi:10.1038/333841a0. S2CID 4351454.
  47. ^ Renne, P.R.; Basu, A.R. (1991). "Rapid eruption of the Siberian Traps flood basalts at the Permo-Triassic boundary". Science. 253 (5016): 176–179. Bibcode:1991Sci...253..176R. doi:10.1126/science.253.5016.176. PMID 17779134. S2CID 6374682.
  48. ^ Encarnacion, J.; Fleming, T.H.; Elliot, D.H.; Eales, H.V. (1996). "Synchronous emplacement of Ferrar and Karoo dolerites and the early breakup of Gondwana". Geology. 24 (6): 535–538. Bibcode:1996Geo....24..535E. doi:10.1130/0091-7613(1996)024<0535:SEOFAK>2.3.CO;2.
  49. ^ El Hachimi, H.; et al. (2011). "Morphology, internal architecture and emplacement mechanisms of lava flows from the Central Atlantic Magmatic Province (CAMP) of Argana Basin (Morocco)". In van Hinsbergen, D. J. J. (ed.). The formation and evolution of Africa: a synopsis of 3.8 Ga of earth history. Geological Society, London, Special Publications. Special Publications volume 357. Vol. 357. London: Geological Society of London. pp. 167–193. Bibcode:2011GSLSP.357..167H. doi:10.1144/SP357.9. ISBN 978-1-86239-335-6. S2CID 129018987.
  50. ^ a b Renne, P.R.; Zhang, Z.C.; Richards, M.A.; Black, M.T.; Basu, A.R. (1995). "Synchrony and causal relations between Permian-Triassic boundary crises and Siberian flood volcanism". Science. 269 (5229): 1413–1416. Bibcode:1995Sci...269.1413R. doi:10.1126/science.269.5229.1413. PMID 17731151. S2CID 1672460.
  51. ^ Pratt, Sara (2015-12-20). "The question of mantle plumes". EARTH Magazine. American Geosciences Institute. Archived from the original on 2019-12-07. Retrieved 2019-12-07.
  52. ^ Hagstrum, Jonathan T. (2005). "Antipodal Hotspots and Bipolar Catastrophes: Were Oceanic Large-body Impacts the Cause?" (PDF). Earth and Planetary Science Letters. 236 (1–2): 13–27. Bibcode:2005E&PSL.236...13H. doi:10.1016/j.epsl.2005.02.020.
  53. ^ Kerr, Richard A. (31 January 1997). "Deep-Sinking Slabs Stir the Mantle". Science. AAAS. 275 (5300): 613–615. doi:10.1126/science.275.5300.613. S2CID 129593362. Retrieved 2013-06-13.
  54. ^ Ji, Ying; ataf, Henri-Claude N (June 1998). "Detection of mantle plumes in the lower mantle by diffraction tomography: Hawaii". Earth and Planetary Science Letters. 159 (3–4): 99–115. Bibcode:1998E&PSL.159...99J. doi:10.1016/S0012-821X(98)00060-0.
  55. ^ James, David E.; Fouch, Matthew J.; Carlson, Richard W.; Roth, Jeffrey B. (May 2011). "Slab fragmentation, edge flow and the origin of the Yellowstone hotspot track". Earth and Planetary Science Letters. 311 (1–2): 124–135. Bibcode:2011E&PSL.311..124J. doi:10.1016/j.epsl.2011.09.007.
  56. ^ Schmandt, Brandon; Dueker, Kenneth; Humphreys, Eugene & Hansen, Steven (April 2012). "Hot mantle upwelling across the 660 beneath Yellowstone" (PDF). Earth and Planetary Science Letters. 331–332: 224–236. Bibcode:2012E&PSL.331..224S. doi:10.1016/j.epsl.2012.03.025.
  57. ^ Kerr, Richard A. (June 2013). "Geophysical Exploration Linking Deep Earth and Backyard Geology". Science. 340 (6138): 1283–1285. Bibcode:2013Sci...340.1283K. doi:10.1126/science.340.6138.1283. PMID 23766309.
  58. ^ Kerr, Richard A. (April 2013). "The Deep Earth Machine Is Coming Together". Science. 340 (6128): 22–24. Bibcode:2013Sci...340...22K. doi:10.1126/science.340.6128.22. PMID 23559231.

외부 링크

무료 사전인 위키사전에서 맨틀 플룸을 찾아보세요.