Галапагосская горячая точка — вулканическая горячая точка в восточной части Тихого океана, ответственная за образование Галапагосских островов, а также трёх крупных асейсмичных систем хребтов: Карнеги, Кокос и Мальпело, находящихся на двух тектонических плитах. Горячая точка расположена вблизи экватора на плите Наска, недалеко от дивергентной границы с плитой Кокос. Тектоническая обстановка горячей точки осложнена тройным сочленением плит Наска и Кокос с Тихоокеанской плитой на Галапагосских островах. Движение плит над горячей точкой определяется не только спредингом вдоль хребта, но и относительным движением между Тихоокеанской плитой и плитами Кокос и Наска.
Вероятно, возраст горячей точки более 20 миллионов лет, всё это время происходило взаимодействие между ней, обеими плитами и дивергентной границей плит в . Имеются свидетельства наличия четырёх основных питающих резервуаров.
Теория горячих точек
В 1963 году канадский геофизик Джон Тузо Уилсон предложил теорию «горячих точек», объясняющую происхождение большинства землетрясений и вулканической активности на границах плит. Теория утверждала, что под определёнными точками Земли расположены небольшие, долго сохраняющиеся, исключительно «горячие» области магмы —«горячие точки», создающие локальные системы—термические плюмы, поддерживающие длительную вулканическую активность на поверхности. Этот вулканизм приводил к образованию подводных гор, в конечном итоге — вулканических островов.
Согласно теории тектоники плит, острова медленно отдалялись от горячей точки из-за движения скользящих плит, приток магмы прекращался, и вулкан затихал. Процесс повторялся с образованием нового острова до разрушения горячей точки. Теория объяснила цепи подводных гор Гавайского хребта. Появление островов можно было проследить на северо-запад в направлении движения Тихоокеанской плиты. Раннее считалось, что фиксированные источники тепла для плюмов находятся глубоко в недрах Земли; однако горячие точки на самом деле динамичны и способны двигаться сами по себе.
Галапагосская горячая точка Галапагосская горячая точка имеет сложную , расположена очень близко к спрединговому хребту между плитами Кокос и Наска; взаимодействует с обеими плитами и спрединговым хребтом на протяжении последних двадцати миллионов лет. Судя по схожим градиентам сейсмической скорости лав хребтов Карнеги, Кокос и Мальпело, можно предположить, что активность горячей точки была результатом одного длительного расплавления мантии, а не нескольких периодов активности и покоя.
На Гавайях данные свидетельствуют о том, что каждый вулкан имеет определённый период активности, поскольку горячая точка перемещается под соответствующую часть Тихоокеанской плиты, прежде чем затихнуть, а затем погаснуть и разрушиться под океаном. Вероятно, на Галапагосских островах, это не так: вместо этого есть свидетельства одновременного вулканизма на обширной территории. Практически на всех Галапагосских островах в недавнем геологическом прошлом наблюдался вулканизм, а не только в нынешнем месте расположения горячей точки на Фернандине. Плита Наска движется на 90 градусов со скоростью 58±2 км за миллион лет. Кокосовая плита движется под углом 41 градус со скоростью 83±3 км за миллион лет. Местоположение горячей точки с течением времени зафиксировано на океанической плите в виде хребтов Карнеги и Кокос.
Хребет Карнеги, находящийся на плите Наска, 600 км в длину и до 300 км в ширину, ориентирован параллельно движению плиты, а его восточный конец имеет возраст 20 миллионов лет. На хребте, на высоте 86, находится заметная седловина. градусов к западу, где высота значительно снижается к окружающему океанскому дну. Хребет Мальпело, длиной 300 км, когда-то считался частью хребта Карнеги.
Кокосовый хребет — 1000 км длиной , расположен на плите Кокос и ориентирован параллельно движению плит от трансформного разлома 91 градус западной долготы в центре спрединга Галапагосских островов к побережью Панамы. Возраст Северо-восточного конца хребта 13-14,5 миллионов лет. Однако острову Кокос на северном конце хребта всего 2 миллиона лет, и, следовательно, он был образован намного позже того, как хребет сдвинулся с горячей точки. Наличие выраженного осадочного перерыва в отложениях на хребте Кокос указывает на то, что хребет Кокос, вероятно, был изогнут во время своей первоначальной неглубокой субдукции вдоль Среднеамериканского желоба.
Современная модель взаимодействия горячей точки и центра спрединга между плитами Кокос и Наска объясняет хребты на обеих плитах, разделение хребтов Карнеги и Мальпело и последующую вулканическую активность вдали от горячей точки. За последние 20 миллионов лет произошло восемь основных фаз:
19,5 млн лет — 14,5 млн лет назад: горячая точка располагалась на плите Наска, образуя объединённый хребет Карнеги и Мальпело. Извергавшаяся лава представляла собой смесь плюмового материала и обеднённой верхней мантии, подобную лаве, которая в настоящее время наблюдается на центральных Галапагосских островах. 14,5 — 12,5 миллионов лет назад: Галапагосский центр спрединга сместился на юг, и хребет перекрыл южный край горячей точки. Уменьшение количества извержений над плитой Наска привело к образованию седловины в хребте Карнеги. Смещение Галапагосского центра спрединга приводит к рифтованию хребта Мальпело от хребта Карнеги. Большая часть лав горячей точки формируется на плите Кокос, что приводит к образованию хребта Кокос. Образующиеся здесь лавы аналогичны лавам, извергающимся на западных щитовых вулканах Галапагосских островов (преимущественно плюмовые лавы). 12—11 миллионов лет: Галапагосская горячая точка расположена под Галапагосским спрединговым центром. На хребте Кокос в настоящее время в изобилии встречаются лавовые плюмы. 9,5 миллионов лет назад: заканчивается рифтогенез между хребтами Карнеги и Мальпело. 5,2 млн лет назад — 3,5 млн лет назад: Галапагосский центр спрединга перемещается на север, при этом плюм теперь извергается на плите Наска, аналогично современной ориентации. 3,5-2 миллиона лет назад: к северу от Галапагосского спредингового центра формируется кратковременный центр спрединга, простирающийся с востока на запад. Этот новый рифт разрушается, но приводит к вулканической активности после запустения и последующему формированию острова Кокос и окружающих его подводных гор. Вокруг горячей точки преобладают лавовые плюмы. 2,6 миллиона лет назад: к северу от Галапагосской горячей точки происходит крупный трансформный разлом. Это приводит к широкому распространению вулканизма на севере Галапагосских островов вдоль линеамента Вольфа-Дарвина и вокруг острова Хеновеса . Настоящее время : Галапагосская горячая точка находится к югу от центра спрединга, и наблюдается геохимическая зональность плюма.
Химия лавы Анализ радиоактивных изотопов лав на островах Галапагосского архипелага и на хребте Карнеги показывает, что существуют четыре основных резервуара магмы, которые смешиваются в различных сочетаниях, образуя вулканическую провинцию.
Четыре типа:
Плюм () — это магма, связанная с самим плюмом и похожая на магмы с других океанических островов в пределах Тихого океана. Она имеет характеристики промежуточных соотношений стронция (Sr), неодима (Nd) и свинца (Pb). Плюмовые лавы встречаются преимущественно на западе островов, вокруг островов Фернандина и Изабела, что близко к текущему положению горячей точки. Плюмовые лавы , извергавшиеся на Фернандине и Изабеле, относительно холодные, на 100 градусов по Цельсию холоднее, чем на Гавайях. Причина этого до конца не изучена, но может быть связана с охлаждением в литосфере или с относительной прохладой при формировании в мантии. Затем они встречаются в меньших количествах в подковообразной форме к северу и югу от центральных островов, смешиваясь с другими резервуарами по мере продвижения на восток. Лавы плюмового типа также встречаются в лавах Галапагосского спредингового центра благодаря конвекции и смешению всех этих лав. В верхней мантии конвекционные течения приносят мантийный материал под небольшими углами с юга Галапагосского спредингового центра. Эти конвекционные течения притягивают часть магмы плюмового типа к спрединговому центру, где она затем извергается
Обедненная галапагосская мантия (, DGM ) — характеристик схожи с базальтами океанических хребтов Тихого океана и Галапагосским спрединговым центром. Частичное плавление верхней мантии в результате спредингового центра приводит к обеднению мантийного материала некоторыми соединениями (низкие изотопные отношения Sr и Pb и высокие отношения Nd). DGM встречается на центральных островах Галапагосского архипелага, таких как Сантьяго, Санта-Крус, Сан-Кристобаль и Санта-Фе . Она заполняет центр подковообразной формы, образованной лавами плюма на западе, севере и юге..
FLO (Флореана), характерный для лав этого острова. Предполагается, что этот резервуар образовался из погруженной океанической коры, захваченной мантийным плюмом. Он отличается повышенным содержанием Sr и Pb, а также обогащён микроэлементами. FLO в основном связан с островом Флореана и обнаруживается при смешении лав в пределах Галапагосского архипелага вдоль южной стороны, а к востоку и северу от него он разбавляется
WD (Вульф Дарвин) — уникальный для Тихого океана материал, напоминающий породы из системы хребтов Индийского океана. Он встречается на островах Вульф и Дарвин, а также на подводных горах, соединяющих их вдоль линеамента Вулф-Дарвин. Он обладает уникальным соотношением свинца (Pb) и расположен вдоль северной стороны архипелага и разбавляется к востоку и югу.
См. также
Примечания
Категория:Горячая точка (геология)