CC BY
24
ВЕСТИ ИЗ МУЗЕЕВ
УДК 069;551.24.01
DOI 10.29003/m2029.0514-7468.2020_43_2/234-247
ВУЛКАНЫ ГОРЯЧИХ ТОЧЕК (НОВАЯ ВЫСТАВКА В МУЗЕЕ ЗЕМЛЕВЕДЕНИЯ МГУ)
Е.П. Дубинин, Ю.И. Галушкин, К.А. Скрипко ,
Л.Д. Семёнова, А.Н. Филаретова*
Новая выставка размещена в зале 5 «Геотектоника» Музея землеведения МГУ и посвящена актуальной проблеме - вулканическим проявлениям в районах горячих точек. Среди большого количества действующих вулканов на нашей планете значительное место занимают вулканы, связанные с деятельностью горячих точек и мантийных плюмов, которые характеризуются извержением огромного количества пирокластического материала (Гавайи, Йелоустон) и нередко формируют крупные магматические провинции (Восточная Сибирь, Кергелен, Декан, Исландия). На выставке представлены геологические образцы из фондов и сборов сотрудников Музея, характерные для вулканов горячих точек из разных районов мира.
Ключевые слова: горячие точки, мантийные плюмы, вулканизм, музейная экспозиция.
Ссылка для цитирования: Дубинин Е.П., Галушкин Ю.И., Скрипко К.А., Семёнова Л.Д., Филаретова А.Н. Вулканы горячих точек (новая выставка в Музее землеведения МГУ) // Жизнь Земли. 2021. Т. 43, № 2. С. 234-247. DOI: 10.29003/ m2029.0514-7468.2020_43_2/234-247.
Поступила 14.05.2021 / Принята к публикации 08.06.2021
HOT SPOT VOLCANOES (NEW EXHIBITION AT THE EARTH SCIENCE MUSEUM AT MOSCOW STATE UNIVERSITY)
E.P. Dubinin, Yu.I. Galushkin,\KA. Skripko\, L.D. Semenova, A.N. Filaretova Lomonosov Moscow State University (Earth Science Museum)
The new exhibition is located in Hall 5 «Geotectonics» in the Earth Science Museum at Moscow State University and devoted to an urgent problem of volcanic manifestations
* Дубинин Евгений Павлович - д.г.-м.н., зав. сектором геодинамики, edubinin08@rumbler.ru; Галушкин Юрий Иванович - д.ф.-м.н., вед.н.с., yu_gal@mail.ru; Скрипко Константин Андреевич - н.с.; Семёнова Лариса Дмитриевна - инж., semenlarisa.mse@mail.ru; Филаретова Анна Николаевна - вед. инж., аппа/32@ yandex.ru; Музей землеведения МГУ.
234 Жизнь Земли 43(2) 2021 234-247
in areas of hot spots. Among the large number of active volcanoes on our planet, a significant place is occupied by volcanoes of hot spots and mantle plumes, which are characterized by the eruption of a huge amount of pyroclastic material (Hawaii, Yellowstone) and often form large igneous provinces (Eastern Siberia, Kerguelen, Deccan, Iceland). The exhibition presents geological samples from the funds and collections of the museum staff. All samples are characteristic of hot spot volcanoes and mantle plumes from different regions of the world.
Keywords: hot spots, mantle plumes, volcanism, museum exhibition.
Введение. Вулканы, приуроченные к горячим точкам, широко распространены в пределах континентальной и океанической литосферы. Они отличаются большим разнообразием своей морфологической выраженности и характера извержений в зависимости от геодинамической обстановки. До сих пор остаются неясными условия образования и закономерности географического распределения горячих точек и плюмов, что придаёт особую актуальность анализу их связи с особенностями проявления вулканизма. Проблеме вулканов, приуроченных к горячим точкам и мантийным плюмам, посвящена временная выставка, расположенная в зале 5 «Геотектоника» Музея землеведения (рис. 1).
Экспозиция разделена на 4 блока. В первом блоке представлены теоретические основы концепции горячих точек, их распределение и связь с глубинными процессами. Во втором блоке рассмотрены крупные магматические провинции, с которыми связаны гигантские по объёму извержения. Третий блок иллюстрирует аномальные
Рис. 1. Общий вид выставки. Fig. 1. General view of the exhibition.
вулканические проявления во внутриплитных областях. И, наконец, в четвёртом блоке рассмотрены вулканы, расположенные вблизи срединно-океанических хребтов (СОХ). Геологические образцы из разных районов мира размещены в соответствующих разделах выставки.
Горячие точки, их распределение и связь с глубинными процессами. Концепция «горячих точек» и «мантийных плюмов» сформировалась на заре становления тектоники литосферных плит в 1960-70-х гг. прошлого столетия, когда были сформулированы её основные положения. Согласно этой теории, большинство действующих вулканов, как и большинство сейсмических событий, приурочено к границам литосферных плит, т. е. к тем местам, где плиты либо раздвигаются, формируя новые участки земной коры в зонах СОХ и континентального рифтогенеза, либо сталкиваются, пододвигаясь одна под другую в зонах субдукции и коллизии. Однако стройную логику этой теории нарушало то обстоятельство, что некоторые вулканы находились вдали от границ плит. Впервые на это обратил внимание канадский геофизик Дж. Тузо Уилсон, который высказал предположение, что образование цепи Гавайских островов произошло в результате медленного движения Тихоокеанской плиты над «горячей точкой» - восходящей струёй разогретого вещества, положение которой в пространстве не менялось в течение нескольких десятков миллионов лет [12].
Эта идея была развита Уильямом Джейсоном Морганом в виде концепции «мантийных плюмов» (или струй). Мантийные плюмы он определил, как пространственно зафиксированные вертикальные потоки горячего лёгкого мантийного вещества, поднимающегося в виде «колонн» из глубин нижней мантии и даже с границы ядро-мантия (слой Б") до подошвы литосферы, у которой происходит его горизонтальное растекание, вызывающее появление напряжений в основании литосферных плит [9]. Диаметр таких «колонн» составляет первые сотни км, а скорость подъёма вещества в них достигает первых м/год.
Эти струи выявляются методами сейсмической томографии как зоны пониженных скоростей поперечных сейсмических волн (рис. 2). Формирование таких плюмов может быть связано с реакцией на обрушение при субдукции холодных слэбов в нижнюю мантию до границы с ядром, от которой отделяются, а затем поднимаются тонкие струи разогретого материала - плюмов.
По пути подъёма к поверхности мантийные плюмы вызывают плавление пород верхней мантии, а затем и пород подкоровой мантии и земной коры. Предполагают, что эти аномальные участки в верхней мантии существуют стабильно в течение по меньшей мере десятков миллионов лет, и за это время положение их в пространстве не меняется, в то время как расположенные над ними блоки литосферы перемещаются (рис. 3).
Плюмы порождают купола диаметром до 1000 км и более (суперплюмы), центральные участки которых возвышаются на 1-2 км над окружающей местностью. На обширном пространстве проявления плюма могут действовать несколько локальных проявлений мантийных струй, формирующих горячие точки (рис. 4).
Поэтому горячие точки могут быть определены как участки земной поверхности с необычно высокой вулканической активностью в настоящее время или проявлявшейся в прошлом, имеющие глубинный источник, как правило, в пределах верхней мантии, где температура выше средней на этой глубине (см. рис. 2).
Время жизни горячих точек и мантийных плюмов варьирует в широких пределах. Есть плюмы короткоживущие (5-30 млн лет) - Тунгусский плюм, серия плюмов в Тихом океане - Онтонг-Джава, Манихики и др., и долгоживущие (десятки млн лет) - Гавайская > 75, Кергелен - 120, Парана-Этендека-Тристан - Гоф = 133, Реюньон = 65 млн лет. 236
(в) 500 km (2%) (Ь| 2850 Km (2%)
Рис. 2.Томографические модели скоростей поперечных волн (VS) для глубин 500 км (граница верхней и переходной мантии) и 2850 км (подошва нижней мантии) [10] и наложенные на них 49 горячих точек (чёрные кружки). Цветом обозначены значения отклонений от средней скорости на данной глубине от -2% (красный цвет) до +2% (синий цвет). Семь «первичных» горячих точек, мантийные плюмы которых, по мнению [5], зарождаются на границе ядра и мантии, обозначены красными кружками: A - Афар, Е - Истер, H - Гавайи, I - Исландия, L - Лоуисвилл, R - Реюньон, Т - Тристан).
Fig. 2. Tomographic models of shear wave velocities (VS) for depths of 500 km (boundary of the upper and transitional mantle) and 2850 km (base of the lower mantle) [10] and 49 hot spots (black circles) superimposed on them. The color indicates the deviations from the average speed at a given depth from -2% (red) to +2% (blue). Seven "primary" hotspots, mantle plumes of which, according to Courtillot et al. [5], originate at the boundary of the core and mantle indicated by red circles: A - Afar, E - Easter, H - Hawaii, I - Iceland, L - Louisville, R - Reunion, T - Tristan.
Ось вращения Земли
w
Рис. 3. Модель внутреннего строения Земли, иллюстрирующая три типа мантийных плю-мов [5]: 1 - мантийные плюмы, 2 - обширные магматические очаги, 3 - погружение в мантию холодных блоков литосферы с океанической корой.
Fig. 3. Model of the Earth's internal structure illustrating three types of mantle plumes [5]: 1 -Mantle plumes, 2 - extensive magma chambers, 3 - immersion into the mantle of cold blocks of the lithosphere with oceanic crust.
Рис. 4. Распределение горячих точек [7]. Fig. 4. Hotspot distribution [7].
Крупные магматические провинции. Наиболее мощные магматические проявления плюмовой активности сформировали крупные магматические провинции (КМП), образованные изверженными породами, по площади > 0,1 млн км2, с объёмами >0,1 млн км3, продолжительностью активной магматической деятельности десятки млн лет (рис. 5). Как правило, эти внутриплитные образования характеризуются магматическими импульсами (~1-5 млн лет), в течение которых изливается и внедряется большая часть (>75 %) всех магматических пород, формируя характерные трапповые провинции.
Траппы (от швед. trappa - лестница), трапповый магматизм - особый тип континентального магматизма, для которого характерен огромный объём излияния базальтовой магмы на больших территориях (трапповые провинции) за геологически короткое время (первые миллионы лет) (провинции Восточной Сибири, Декан, Пара-
Рис. 5. Крупные магматические провинции [4]. Fig. 5. Large igneous provinces [4].
на-Этендека, Афар). На океанической коре аналогом траппов являются океанические плато (Кергелен, Онтонг-Джава).
Сибирские траппы - одна из самых крупных трапповых провинций мира. Она расположена на Восточно-Сибирской платформе. Максимальные излияния происходили на границе пермского и триасового периодов, около 252 млн лет назад. В этот же период произошло крупнейшее (пермь-триасовое, т. н. «великое») вымирание видов в истории Земли.
В пределах этой магматической провинции расположено трапповое плато Путо-рана - второе в мире по величине после плато Декан в Индии. Площадь плато Путора-на = 250 тыс. км2.
В пределах трапповой провинции в Хунгтукунском массиве обнаружено крупнейшее проявление самородного железа в виде вкрапленных и сплошных руд. Оно приурочено к моноклинальной части северо-западного крыла Анабарской антеклизы. Площадь массива 900 км2. Образцы базальтов нижнетриасового возраста, в т. ч. с самородным железом, представлены на выставке (рис. 6).
Рис. 6. Образец на выставке: долерит с самородным железом: Средне-Сибирская трапповая формация, п-ов Таймыр, плато Путорана, Хунгтукунский массив. Сборы М.А. Богомолова, 2004 г.
Fig. 6. Sample at the exhibition: dolerite with native iron; Central Siberian trap formation: Taimyr Peninsula, Putorana plateau, Khungtukun massif. Collection of M.A. Bogomolov, 2004.
Траппы плато Декан - крупная магматическая провинция, расположенная на плоскогорье Декан (п-ов Индостан). Магматическая провинция сложена базальтовыми покровами мощностью более 2 км. Общая площадь траппов составляет около 500 тыс. км2. Деканские траппы сформировались в конце мелового периода между 68 и 60 млн лет назад. Основная часть вулканических извержений произошла в районе Западных Гат (недалеко от Мумбаи, Индия) около 65 млн лет назад. Эта серия извержений, возможно, длилась в общей сложности менее 30 тыс. лет.
Фарерский архипелаг, входящий в состав Северо-Атлантической крупной магматической провинции, располагается между Шотландией (Шетландскими островами) и Исландией. Он включает в себя 18 крупных островов высотой до 882 м и множество мелких островков и скал, сформированных в результате базальтовых извержений (лавы и туфы) в кайнозойскую эру.
Помимо крупных магматических провинций, сопровождаемых в выставочной экспозиции натурными образцами горных пород, следует отметить ещё такие магма-
тические провинции, как Кергелен в Индийском океане, Онтонг-Джава и поднятие Шацкого в Тихом океане, Афар в северо-восточной Африке.
Горячие точки и мантийные плюмы могут находиться как на границах литосфер-ных плит или вблизи от границ, так и на значительном удалении от них, в центральной части плиты (см. рис. 4). Положение горячих точек не зависит ни от тектонической обстановки, ни от типа земной коры, ни от возраста и толщины литосферы. Например, Гавайская горячая точка располагается в центре Тихоокеанской литосферной плиты, вдали от её границ, на тонкой океанической коре, а горячая точка Йеллоустон, с которой связана цепочка кальдер в пределах североамериканского материка, - на толстой земной коре континентального типа, и, наконец, Исландская горячая точка находится на Срединно-Атлантическом хребте (САХ), на границе двух раздвигающихся литос-ферных плит - Североамериканской и Евроазиатской.
Вулканы внутриплитных горячих точек. Наиболее загадочными проявлениями вулканизма являются вулканы, не приуроченные к границам плит, а расположенные внутри этих плит.
Как правило, магматические расплавы, возникшие в глубинах Земли и извергнутые на поверхность суши или на дно океана, формируют цепочки вулканов, лавовые плато и хребты или цепи взрывных котловин (кальдер), пространственное расположение которых и возраст слагающих их магматических пород позволяют восстановить направление и скорость движения литосферной плиты относительно горячей точки, которую считают неподвижной (рис. 7).
Гавайско-Императорская цепь вулканических островов и подводных гор является наиболее ярким и наиболее изученным примером следа перемещения литос-ферной плиты над горячей точкой. Эта вулканическая цепь, протянувшаяся почти на
Рис. 7. Цепь вулканических гор, сформированных по мере движения Тихоокеанской плиты над Гавайским плюмом. По мере удаления от плюма возраст вулканов увеличивается (по Joel E. Robinson, USGS, in«This Dynamic Planet» map of Simkin and others, 2006).
Fig.7. Chain of volcanic mountains formed as the Pacific plate moves over the Hawaiianplume. As the distance from the plume increases, the age of the volcanoes gradually becomes older (Joel E. Robinson, USGS, in "This Dynamic Planet" map of Simkin and others, 2006). 240
6000 км через северную часть Тихого океана, состоит как минимум из 107 отдельных вулканов с общим объёмом извергнутого материала около 1 млн км3 [1]. В пределах цепи наблюдается увеличение возраста вулканов от юго-восточного фланга, где находятся ещё активные вулканы Мауна-Лоа, Килауэа и Лоихи, и до вулканов с возрастом 80-75 млн лет на северо-западном окончании, близ сочленения Курило-Камчатского и Алеутского глубоководных желобов (рис. 7).
В течение последних =40 млн лет Тихоокеанская плита перемещается в северо-западном направлении, и в этом направлении вытянута цепочка островов и подводных гор Гавайского хребта. Цепь подводных гор Императорского хребта вытянута на север (рис. 9). Изгиб между Гавайской и Императорской цепями связан с тем, что 43,1±1,4 млн лет назад изменилось направление движения Тихоокеанской плиты [3], что связано с перестройкой океанических спрединговых центров и началом субдукции в западной части Тихого океана.
Вулканы Гавайско-Императорской цепи зарождались на дне океана, глубина которого к северу и к югу от Гавайского хребта составляет 5100-5700 м. Когда литос-ферная плита попадала в область влияния горячей точки, где температура была выше, чем в соседних участках мантии, тепловой поток увеличивался, и вследствие нагрева вышерасположенных пород океанической литосферы (земной коры и подкоровой мантии) над горячей точкой постепенно вырастало поднятие, высота которого над окружающими участками дна достигало 1-1,2 км. Растяжение литосферы в своде этого поднятия и возникающие при этом ослабленные зоны и трещины облегчали прорыв сформировавшихся на глубине магматических расплавов к поверхности. Прорываясь к поверхности, магма создаёт вулканы. Каждый отдельный вулкан извергается в течение нескольких сотен тысяч лет, пока движение литосферной плиты не унесёт его от питающей его восходящей струи магмы.
Выплавление магмы на различных глубинах - в мантии и в пределах океанической коры - обусловило излияние из вулканов Гавайско-Императорского хребта двух серий лав: щёлочнобазальтовой (гавайиты, муджиериты) и низкокалиевой, толеито-вой. Для обеих серий характерны спокойные излияния лавы, отсутствие эксплозивных извержений. Базальтовая лава, раз за разом изливавшаяся на дно океана, постепенно формировала подводную гору, высота которой в течение ста и/или более тысяч лет увеличивалась. Затем вершина вулкана достигала поверхности, и начинал формироваться и расти в размерах остров, сложенный продуктами вулканических извержений.
На основании данных о возрасте вулканических пород и о расстояниях от горячей точки возможно оценить среднюю скорость перемещения литосферной плиты за выбранный период времени, а также колебания скорости в течение различных этапов этого периода. Так, по оценке Дэвида Клага и Брента Далримпла, темпы распространения волны вулканической активности для Гавайской цепи составляют 9,2±0,3 см/год, для Императорской цепи - 7,2±1,1 см/год. Средняя скорость перемещения Тихоокеанской плиты относительно горячей точки за время формирования обеих вулканических цепей ими оценена в 8,6 ±0,2 см/год [3].
Подобный излом, связанный с изменением направления движения Тихоокеанской литосферной плиты, имеют и другие цепи вулканических островов и подводных гор, связанных с горячими точками. Императорская цепь подводных гор и другие цепочки в бассейне Тихого океана, вытянутые приблизительно в северном направлении, сформировались в период между 80 и 43 млн лет, когда Тихоокеанская плита вращалась по часовой стрелке вокруг полюса, расположенного около 17°М, 107°Ш (рис. 8) [2].
Рис. 8. Цепочки вулканических подводных гор - следы горячих точек в Тихом океане [11]: HI - Гавайская, LV - Лоуисвилль, FD - Фаундейшн, CR - Каролинская, CB - Кобб, MQ - Маркизская, SA - Самоа, KO - Кодиак, BW - Бове, SO - Содружества, TO - Туамоту.
Fig. 8. Chains of volcanic seamounts are traces of hotspots in the Pacific Ocean[11]: HI - Hawaiian, LV - Louisville, FD - Foundation, CR - Carolina, CB - Cobb, MQ - Marquesas, SA - Samoa, KO - Codiak, BW - Beauvais, SO - Commonwealth, TO - Tuamotu.
На выставке представлены образцы продуктов извержения гавайских вулканов, включающие вулканические бомбы, лавы разной морфологии, «слёзы Пеле» - капельки и шарики застывшей лавы, результат охлаждения брызг лавы на ветру, «волосы Пеле» - результат вытягивания брызг лавы в волокна на ветру, «водоросли Пеле» -результат охлаждения стенок пузырей лавы, образующихся при втекании потока лавы в океан.
Архипелаг Канарских вулканических островов расположен в Атлантическом океане, к западу от побережья Марокко. Высшая точка архипелага - вулкан Тейде (3718 м) на о. Тенерифе. Примерно 150 тыс. лет назад произошло сильное взрывное извержение, образовавшее кальдеру Лас-Каньядас на высоте 2000 м. Размер кальдеры примерно 16x9 км, внутренние стены её южной стороны поднимаются почти вертикально на 600 м. Вулкан Тейде (3718 м) и его дочерний стратовулкан Пико-Вьехо (3134 м), расположенные в северной части кальдеры, возникли в результате более поздних извержений. Последнее извержение Тейде произошло в 1909 г.
Примером проявления внутриплитного вулканизма в Индийском океане является действующий щитовой вулкан Питон-де-ла-Фурнез, расположенный на о. Реюньон (Маскаренские острова) и связанный с одноимённой горячей точкой. Вулкан высотой 2632 м расположен на территории национального парка «Реюньон». В настоящее время Питон-де-ла-Фурнез - один из наиболее активных вулканов нашей планеты. Начиная с XVII века было зафиксировано более 150 его извержений, большинство из которых происходило по гавайскому типу - с излиянием и фонтанированием лавы через побочные кратеры. Вулкан образовался более 530 тыс. лет назад, его кальдера
имеет диаметр около 8 км; за всё время существования она разрушалась три раза - 250, 65 и 5 тыс. лет назад.
Уникальным примером функционирования горячей точки под континентальной корой является супервулкан Йеллоустон на западе США. Здесь базальтовый расплав, возникший в мантии, надолго задерживается в менее плотных породах континентальной коры, которые нагреваются им и плавятся с образованием риолитовой магмы (рис. 9).
Очаги СЗ землетрясений
Йеллоустонская -
кальдера
подъем/опуска н ие
.......... -г—
...........•"* эпизодич
внедрен*
верхняя кора
нижняя кора
риолитовая магма
t 1 t
целение силикатного расплава
зона интрузии основного состава
nrivtlw
[— зона части
' V1:.,
зона частичного плавления
I
подъем базальтовой магмы
Рис. 9. Схематический разрез магматической системы в районе Йеллоустонской кальдеры [8]. Красными точками показаны очаги землетрясений.
Fig. 9. Schematic section of magmatic system in the Yellowstone Caldera region [8]. Earthquakes areas are shown with red dots.
Риолитовый расплав из-за более высокой вязкости и содержания в нём газов инициирует сильнейшие эксплозивные извержения. Несколько мощных взрывов в течение последних 16-17 млн лет привели к формированию на западе США цепочки кальдер, возраст которых закономерно увеличивается в западном направлении. При этом были извергнуты гигантские объёмы риолитовой магмы: 2,1 млн лет назад - 2500 км3, 630 тыс. лет назад - >1000 км3.
В периоды между кальдерообразующими взрывами на протяжении многих тысяч лет происходили более слабые извержения, преимущественно излияния риолитовых лавовых потоков, которые частично заполнили эти кальдеры. Со времени самого последнего кальдерообразующего извержения, 630 тыс. лет назад, произошло около 80 таких извержений. Последнее вулканическое извержение в Йеллоустоне - излияние потока лавы на плато Питчстоун - произошло 70 тыс. лет назад. Цепь разновозрастных кальдер на равнине Снейк-Ривер - след движения Северо-Американской плиты над горячей точкой Йеллоустон (рис. 10).
Рис 10. Цепь разновозрастных кальдер на равнине Снейк-Ривер - след движения Североамериканской плиты над горячей точкой Йеллоустон [6].
Fig. 10. Chain of different-age calderas in the Snake River Plain are a trace of the movement of the North American plate over the Yellowstone hotspot [6].
Раздел выставки украшают геологические образцы с Гавайских, Канарских островов, о. Реюньон, Йеллоустонского национального парка.
Вулканы горячих точек, расположенных на срединно-океанических хребтах.
Особенностью образования вулканов, связанных с горячими точками, расположенными на или вблизи спрединговых хребтов, является то обстоятельство, что на стационарный процесс спрединга и аккреции океанической коры накладывается аномальный магматизм горячих точек, который нередко приводит к формированию вулканических островов и обширных плато. Примерами таких структур являются Азорские о-ва, о. Св. Елены, о-ва Тристан-да-Кунья и Гоф, о. Буве - вблизи Срединно-Атлантическо-го хребта (САХ), острова Амстердам - Сен-Поль на Юго-Восточном Индийском хребте (ЮВИХ), Галапагосские острова вблизи Галапагосского центра спрединга и конечно о. Исландия, который непосредственно пересекает САХ.
Исландская горячая точка (Исландский плюм) находится непосредственно под осью САХ. Их совместная магматическая деятельность привела к формированию о. Исландия. Лавы вулканов Исландии относятся к трём сериям базальтоидов: низкокалиевой, толеитовой, породы которой представлены пикробазальтами и толеитовы-ми базальтами, субщелочной, представленной гавайитами, муджиеритами и их более кислыми дифференциатами, и промежуточной, известково-щелочной. Обычно вершины спрединговых хребтов скрыты под водой, т. к. в них не извергается достаточно магматического материала, чтобы они поднялись над уровнем моря. Но в Исландии происходит больше извержений, чем обычно на активных границах плит, поскольку она также является результатом магматической деятельности плюма, и здесь, как и на Гавайях, происходит более интенсивное поступление магматического материала.
В отличие от того, что наблюдается на Гавайях, деятельность Исландского плюма проявилась не в образовании непрерывной цепи вулканов, возраст которых возрастает при удалении от горячей точки, а в симметричном увеличении возраста вулканических пород Исландии и дна океана к востоку и к западу от САХ, который в Исландии выходит
на поверхность суши. Объём магматического материала, образовавшегося из Исландского мантийного плюма в результате вулканической активности в течение 65 млн лет, составляет около 10 млн км3. Эта цифра примерно в 50 раз превышает объём Исландии. В целом эти вулканические породы формируют Северо-Атлантическую крупную магматическую провинцию (North Atlantic Large Igneous Province) (рис. 11).
Рис. 11. Североатлантическая крупная магматическая провинция. Наземные и подводные базальты, излившиеся в результате активности Исландского мантийного плюма в течение 65 млн лет.
Fig. 11. North Atlantic Large Igneous Province. Surface and submarine basalts erupted as a result of the Icelandic mantle plume activity for 65 million years.
Крабла - вулкан на севере Исландии. Высочайшая вершина кальдеры вулкана достигает 818 м. Кратер кальдеры диаметром около 14 км образовался в результате извержения в начале XVIII века. Внутри кратера Вити (по-исландски - ад) - озеро с температурой воды ~100°С. Последнее извержение вулкана наблюдалось в 1984 г. Вулкан Крабла включает геотермальную область Наумафьядль с грязевыми вулканами и фумаролами. В 1978 г. здесь построена геотермальная электростанция Krafla Power Station мощностью 60 МВт, которая обеспечивает электричеством всю восточную часть Исландии.
Гекла - вулкан на юге Исландии в 150 км от Рейкьявика. Высота 1488 м. Является частью 40-километрового горного хребта. Самый активный его участок - трещина Heklugja длиной 5,5 км - полностью открывается во время крупных извержений. С 874 г. извергался более 20 раз и считается наиболее активным вулканом Исландии. Последнее извержение произошло в 2000 г.
Гекла - единственный вулкан Исландии, извергающий известково-щелочную лаву, и один из немногих в мире, имеющий столь необычную протяжённую форму. В средневековье исландцы называли его «Ворота в ад».
Разнообразные образцы базальтов вулканов Исландии из сборов Е.Е. Миланов-ского, Ю.С. Геншафта, А.Я. Салтыковского, В.И. Герасимовского, В.Л. Скворцовой
украшают экспозицию. На выставке представлены образцы канатной лавы, риолито-вой пемзы, вулканические бомбы и др. (рис. 12).
Рис. 12. Продукты извержений вулканов Исландии, представленные на выставке. Fig. 12. Products of volcanic eruptions in Iceland at the exhibition.
Галапагосский архипелаг представляет собой изолированное множество островов из щитовых вулканов и лавовых плато. Их возраст от 4,2 млн до 700 тыс. лет. Самый большой остров, Изабела, состоит из шести щитовых вулканов с кальдерами на вершинах. Эспаньола, самый старый остров, и Фернандина, самый молодой, также являются щитовыми вулканами, как и большинство других островов в цепи. Галапагосские острова расположены на большом лавовом плато (Галапагосская платформа), которое создаёт мелководье глубиной от 360 до 900 м у островов. Из 21 вулкана Галапагосских островов 13 считаются действующими.
Заключение. Характерной особенностью вулканов горячих точек, независимо от геодинамической обстановки их проявления, является аномально высокая вулканическая активность, большие объёмы извергнутого, чаще всего лавового материала. Они во много раз превосходят объёмы лав, изливающихся, например, в осевых зонах СОХ. Поэтому там, где действуют горячие точки, как в пределах СОХ, так и в пределах глубоководных котловин океанов, возвышаются вулканические острова, подводные хребты и плато.
Вулканы, связанные с горячими точками, имеют ряд отличий от вулканов, возникших на границах или вблизи границ литосферных плит. Эти отличия обусловлены различной глубиной генерации магматических расплавов - в верхней мантии или в земной коре, а также различной долей участия вещества горных пород земной коры (континентальной или океанической), воды и других летучих компонентов в формировании состава этих расплавов.
Лавы вулканов горячих точек, расположенных на океанической коре (например, Гавайи, Таити), относятся к двум сериям базальтоидов: низкокалиевой, толеитовой породы и субщелочной. Расплавы толеитовой серии выплавляются в пределах океанической литосферы, субщелочные расплавы - на значительно большей глубине, в верхней мантии. Преобладают расплавы основного состава. Вследствие этого извержения таких вулканов имеют спокойный характер без сильных взрывов.
В отличие от них извержения вулканов зон субдукции, где вода и другие летучие компоненты, выделяющиеся из пород, улавливаются под перекрывающей плитой и обогащают формирующиеся расплавы, более эксплозивны. А там, где горячие точки возникают под континентальной корой, базальтовая магма надолго задерживается в менее плотных породах континентальной коры, которая нагревается и плавится с образованием риолитов. Из-за более высокой вязкости расплавов и содержания в них газов риолиты инициируют сильнейшие эксплозивные извержения. Например, формирование кальдеры Йеллоустон связано с несколькими очень мощными вулканическими взрывами, произошедшими в течение нескольких миллионов лет геологической истории. При этом были извергнуты гигантские объёмы риолитовой магмы. Однако когда породы риолитового состава полностью извергнуты, за ними могут последовать извержения базальтовой магмы, поднимающейся через те же трещины в литосфере.
REFERENCES
1. Bargar K.E., Jackson E.D. Calculated volumes of individual shield volcanoes along the Hawaiian-Emperor chain. J. Res. U.S. Geol. Surv. 2 (5), 545-550 (1974).
2. Clague D.A., and Jarrard R.D. Tertiary Pacific Plate Motion Deduced from the Hawaiian-Emperor Chain: Geological Society of America Bulletin. 84 (4), 1135-1154 (1973). DOI: 10.1130/0016-7606(1973)84<1135:TPPMDF>2.0.CO;2
3. Clague David A. and Dalrymple G. Brent. Volcanism in Hawaii. Ch. 1. The Hawaiian-Emperor Volcanic Chain. Part I. Geologic Evolution. U.S. Geological Survey Professional Paper 1350. 54 p. (1987).
4. Coffin M., and Eldholm O. Large Igneous Provinces: crustal structure, dimensions, and external consequences. Rev. of Geophys. 32, 1-36 (1994).
5. Courtillot V., Davaille A., Besse J., Stock J. Three Distinct Types of Hotspots in the Earth's Mantle. EPSL. 205 (3/4), 295-308 (2003).
6. De Nosaquo Katrina R., Smith Robert B., Lowry Anthony R. Density and lithospheric strength models of the Yellowstone-Snake River Plain volcanic system from gravity and heat flow data. J. of Volcanology and Geothermal Research. 188, 108-127 (2009).
7. Dyment J., Lin J., Baker E.T. Ridge-hotspot interactions. Oceanography. 20 (1), 102-116 (2007).
8. Hurwitz S., Lowenstern J.B. Dynamics ofthe Yellowstone hydrothermal system. Rev. Geophys. 51, 375-411 (2014). D0I:10.1002/2014RG000452.
9. Morgan W.J. Convective plumes in the lower mantle. Nature. 230 (5288), 42-43 (1971).
10. Ritsema J., Heijst H.-J., and Woodhouse J.H. Complex shear wave velocity structure imaged beneath Africa and Iceland. Science. 286 (5446), 1925-1928 (1999).
11. Wessel P., Kroenke L.W. Pacific absolute plate motion since 145 Ma: An assessment of the fixed hot spot hypothesis. J. Geophys. Res. 113 (№ B06101.21), 1-21 (2008).
12. Wilson J. Tuzo. A possible origin of the Hawaiian Islands. Canadian J. of Physics. 41 (6), 863-870 (1963). D0I:10.1139/p63-094.
