Hotspot na Islandii - Iceland hotspot

Erupcja w Krafla , 1984
Aktywne obszary i systemy wulkaniczne na Islandii
Islandia grzbiet środkowoatlantycki map.svg

Islandii punkt dostępu jest punkt dostępu , który jest częściowo odpowiedzialny za wysoką aktywność wulkanicznego, który stanowiła Islandii Plateau i wyspy Islandii .

Islandia jest jednym z najbardziej aktywnych regionów wulkanicznych na świecie, z erupcjami występującymi średnio co trzy lata (w XX wieku miało miejsce 39 erupcji wulkanów na Islandii i wokół niej). Około jedna trzecia law bazaltowych, które wybuchły w zapisanej historii, została wytworzona przez erupcje islandzkie. Ważniejsze erupcje obejmowały że od Eldgjá , szczelinę o Katla , w 934 (największa na świecie bazaltowa erupcja kiedykolwiek świadkiem), Laki w 1783 roku (na świecie drugi co do wielkości), a kilka wybuchów pod czap lodowych , które spowodowały katastrofalne polodowcowych wybuchy , najbardziej niedawno w 2010 roku po erupcji Eyjafjallajökull .

Położenie Islandii na Grzbiecie Śródatlantyckim , gdzie płyty euroazjatyckie i północnoamerykańskie oddalają się, jest częściowo odpowiedzialne za tę intensywną aktywność wulkaniczną, ale konieczna jest dodatkowa przyczyna, aby wyjaśnić, dlaczego Islandia jest znaczną wyspą, podczas gdy reszta grzbietu głównie składa się z gór podwodnych , których szczyty znajdują się poniżej poziomu morza .

Uważa się , że jest to obszar o wyższej temperaturze niż otaczający go płaszcz , a także ma wyższe stężenie wody . Obecność wody w magmie obniża temperaturę topnienia, co może również odgrywać rolę we wzmacnianiu islandzkiego wulkanizmu.

Teorie przyczynowości

Trwa dyskusja na temat tego, czy gorący punkt jest spowodowany głębokim pióropuszem płaszcza, czy też pochodzi ze znacznie mniejszej głębokości. Ostatnio badania tomografii sejsmicznej wykazały anomalie prędkości fal sejsmicznych pod Islandią, zgodne z gorącym kanałem o średnicy 100 km, który rozciąga się do dolnego płaszcza.

Niektórzy geolodzy kwestionowali, czy hotspot Islandii ma takie samo pochodzenie jak inne hotspoty, takie jak hotspot na Hawajach . Podczas gdy łańcuch wysp hawajskich i Cesarskie Góry podwodne pokazują wyraźny, progresywny w czasie ślad wulkaniczny spowodowany ruchem płyty Pacyfiku nad hawajskim hotspotem, takiego śladu nie można zobaczyć na Islandii.

Proponuje się, aby linia od wulkanu Grímsvötn do Surtsey przedstawiała ruch płyty euroazjatyckiej , a linia od wulkanu Grímsvötn do pasa wulkanicznego Reykjanes przedstawiała ruch płyty północnoamerykańskiej.

Teoria pióropusza płaszcza

Islandia pióropusz jest to postulował upwelling z anormalnie gorącej skale w ziemskiego płaszcza pod Islandii . Uważa się, że jego pochodzenie leży głęboko w płaszczu, być może na granicy między jądrem a płaszczem na głębokości około 2880 km. Różne są opinie co do tego, czy badania sejsmiczne zobrazowały taką strukturę. W tym kontekście, zgodnie z teorią W. Jasona Morgana, temu pióropuszowi przypisuje się wulkanizm Islandii .

Uważa się, że pióropusz płaszcza leży u podstaw Islandii, którego gorący punkt jest uważany za wyraz powierzchni, a obecność pióropusza wzmacnia wulkanizm już wywołany separacją płyt. Dodatkowo, bazaltów zalewowe na kontynentalnej marginesie z Grenlandii i Norwegii , ukośnej orientacji Reykjanes Ridge segmentów do ich kierunku rozprzestrzeniania oraz wzmacnia magmowej skorupy grubości znaleźć wzdłuż południowych Ægir i Kolbeinsey grzbiety mogą być wyniki oddziaływania pomiędzy słupa a Grzbiet Śródatlantycki . Uważa się, że trzon pióropusza jest dość wąski, może mieć średnicę około 100 km i sięga do co najmniej 400–650 km pod powierzchnią Ziemi i prawdopodobnie do granicy jądra i płaszcza , podczas gdy główka pióropusza może mieć średnicę > 1000 km .

Sugeruje się, że brak postępującego w czasie śladu gór podwodnych wynika z lokalizacji pióropusza pod grubym kratonem grenlandzkim przez około 15 milionów lat po rozpadzie kontynentu, a później okopaniu materiału pióropuszu w północnym Grzbiecie Śródatlantyckim po jego utworzeniu.

Historia geologiczna

Zgodnie z modelem pióropusza , źródło islandzkiego wulkanizmu znajduje się głęboko pod środkiem wyspy. Najwcześniejsze skały wulkaniczne przypisane do pióropusza znajdują się po obu stronach Atlantyku. Ich wiek określono na 58-64 miliony lat. Zbiega się to z otwarciem północnego Atlantyku w późnym paleocenie i wczesnym eocenie , co doprowadziło do sugestii, że pojawienie się pióropusza było związane i być może przyczyniło się do rozpadu kontynentu północnoatlantyckiego. W ramach hipotezy pióropusza wulkanizm był spowodowany przepływem gorącego materiału pióropusza początkowo pod gęstą litosferą kontynentalną, a następnie pod litosferą rosnącego basenu oceanicznego, gdy postępował ryft. Dokładna pozycja pióropusza w tym czasie jest kwestią niezgody między naukowcami, podobnie jak to, czy uważa się, że pióropusz wzniósł się z głębokiego płaszcza dopiero w tym czasie, czy też jest znacznie starszy i również odpowiada za stary wulkanizm na północy Grenlandii, na Wyspie Ellesmere i na Grzbiecie Alfa w Arktyce.

Gdy w eocenie północny Atlantyk otworzył się na wschód od Grenlandii, Ameryka Północna i Eurazja oddaliły się; Środkowoatlantycki kalenicy ukształtowany jako oceaniczną centrum rozpraszania i część podmorskiego wulkanicznego systemu połowie-oceanicznym grzbietów . Początkowa głowica pióropusza mogła mieć średnicę kilku tysięcy kilometrów i spowodowała erupcje skał wulkanicznych po obu stronach obecnego basenu oceanicznego, tworząc północnoatlantycką prowincję magmową . Postuluje się, że po dalszym otwarciu oceanu i dryfu płyt, pióropusz i grzbiet środkowoatlantycki zbliżyły się do siebie i ostatecznie spotkały. Nadmiar magmatyzmu, który towarzyszył przejściu od wulkanizmu powodziowego na Grenlandii, Irlandii i Norwegii do dzisiejszej aktywności islandzkiej, był wynikiem wznoszenia się źródła gorącego płaszcza pod stopniowo przerzedzającą się litosferą, zgodnie z modelem pióropusza, lub postulowanej niezwykle produktywnej części system grzbietów śródoceanicznych. Niektórzy geolodzy sugerowali, że pióropusz Islandii mógł być odpowiedzialny za wypiętrzenie Gór Skandynawskich w paleogenie, powodując zmiany gęstości litosfery i astenosfery podczas otwierania się Północnego Atlantyku. Na południu wypiętrzenie paleogenu angielskich kred, które spowodowało uformowanie się powierzchni subpaleogenu, zostało również przypisane pióropuszowi islandzkiemu.

W zachodniej Islandii istnieje wymarły grzbiet, co prowadzi do teorii, że pióropusz z czasem przesunął się na wschód. Najstarsza skorupa Islandii ma ponad 20 milionów lat i powstała w starym oceanicznym centrum rozprzestrzeniania się w regionie Fiordów Zachodnich (Vestfirðir). Ruch płyt i grzbietu nad pióropuszem w kierunku zachodnim oraz silna anomalia termiczna tego ostatniego spowodowały, że to stare rozprzestrzeniające się centrum przestało istnieć 15 milionów lat temu i doprowadziło do powstania nowego na obszarze dzisiejszych półwyspów Skagi i Snæfellsnes ; w tym ostatnim nadal istnieje pewna aktywność w postaci wulkanu Snæfellsjökull . Centrum rozprzestrzeniania się, a tym samym główna działalność, ponownie przesunęło się na wschód 7–9 milionów lat temu i utworzyło obecne strefy wulkaniczne na południowym zachodzie ( Reykjanes , Hofsjökull ) i północnym wschodzie ( Tjörnes ). Obecnie następuje powolny spadek aktywności na północnym wschodzie, podczas gdy na południowym wschodzie rozwija się strefa wulkaniczna ( Katla , Vatnajökull ), zapoczątkowana 3 miliony lat temu. Reorganizację granic płyt w Islandii przypisuje się również tektonice mikropłytek.

Topografia/batymetria północnego Atlantyku wokół Islandii

Wyzwania dla modelu pióropusza

Słaba widoczność postulowanego pióropusza na obrazach tomograficznych dolnego płaszcza i geochemiczne dowody na eklogit w źródle płaszcza doprowadziły do ​​teorii, że Islandia wcale nie jest podszyta pióropuszem płaszcza, ale że wulkanizm jest wynikiem procesów powiązanych do tektoniki płyt i ogranicza się do górnego płaszcza .

Subdukowana płyta oceaniczna

Według jednego z tych modeli duży fragment subdukowanej płyty byłego oceanu przetrwał w najwyższym płaszczu przez kilkaset milionów lat, a jego skorupa oceaniczna powoduje teraz nadmierne topnienie i obserwowany wulkanizm. Model ten nie jest jednak poparty obliczeniami dynamicznymi ani nie jest wymagany wyłącznie przez dane, a także pozostawia bez odpowiedzi pytania dotyczące stabilności dynamicznej i chemicznej takiego ciała w tym długim okresie lub efektu cieplnego takiego masowego topnienia.

Konwekcja górnego płaszcza

Inny model sugeruje, że upwelling w regionie Islandii jest napędzany przez boczne gradienty temperatury między płaszczem suboceanicznym a sąsiednim kratonem Grenlandii, a zatem jest również ograniczony do górnych 200-300 km płaszcza. Jednak ten mechanizm konwekcji jest prawdopodobnie niewystarczająco silny w warunkach panujących na północnym Atlantyku w odniesieniu do tempa rozprzestrzeniania się i nie daje prostego wyjaśnienia obserwowanej anomalii geoidy.

Obserwacje geofizyczne i geochemiczne

Informacje o budowie głębokiego wnętrza Ziemi można uzyskać jedynie pośrednio metodami geofizycznymi i geochemicznymi. W badaniu postulowanych smug szczególnie przydatne okazały się metody grawimetryczne , geoidy, a w szczególności metody sejsmologiczne wraz z analizami geochemicznymi wyrwanych law. Modele numeryczne procesów geodynamicznych próbują scalić te obserwacje w spójny ogólny obraz.

Sejsmologia

Ważną metodą obrazowania wielkoskalowych struktur we wnętrzu Ziemi jest tomografia sejsmiczna , za pomocą której rozważany obszar jest „oświetlany” ze wszystkich stron falami sejsmicznymi pochodzącymi z trzęsień ziemi z jak największej liczby kierunków; fale te są rejestrowane za pomocą sieci sejsmometrów . Rozmiar sieci ma kluczowe znaczenie dla zasięgu regionu, który można wiarygodnie zobrazować. Do badania pióropusza islandzkiego wykorzystano zarówno tomografię globalną, jak i regionalną; w pierwszym przypadku cały płaszcz jest obrazowany w stosunkowo niskiej rozdzielczości przy użyciu danych ze stacji na całym świecie, podczas gdy w drugim gęstsza sieć tylko na Islandii obrazuje płaszcz do głębokości 400–450 km z wyższą rozdzielczością.

Badania regionalne z lat 90. i 2000. pokazują, że pod Islandią występuje anomalia o niskiej prędkości fal sejsmicznych, ale opinie są podzielone co do tego, czy utrzymuje się ona głębiej niż strefa przejściowa płaszcza na około 600 km głębokości. Prędkości fal sejsmicznych zmniejszają się odpowiednio do 3% ( fale P ) i ponad 4% ( fale S ). Wartości te są zgodne z małym procentem częściowego stopienia, wysoką zawartością magnezu w płaszczu lub podwyższoną temperaturą. Nie da się jednoznacznie odróżnić, jaki efekt powoduje obserwowaną redukcję prędkości.

Geochemia

Liczne badania dotyczyły sygnatury geochemicznej law obecnych na Islandii i na północnym Atlantyku. Wynikowy obraz jest spójny pod kilkoma ważnymi względami. Na przykład nie kwestionuje się, że źródło wulkanizmu w płaszczu jest chemicznie i petrologicznie niejednorodne: zawiera nie tylko perydotyt , główny typ skały płaszcza, ale także eklogit , rodzaj skały, który pochodzi z bazaltu w płytach subdukcji i jest łatwiej topliwy niż perydotyt. Zakłada się, że pochodzenie tego ostatniego to przeobrażona, bardzo stara skorupa oceaniczna, która zatopiła się w płaszczu kilkaset milionów lat temu podczas subdukcji oceanu, a następnie wypłynęła z głębi płaszcza.

Badania wykorzystujące składy głównych i śladowych pierwiastków islandzkich wulkanów wykazały, że źródło dzisiejszego wulkanizmu było o około 100 °C większe niż źródło bazaltów z grzbietów śródoceanicznych.

Różnice w stężeniach pierwiastków śladowych, takich jak hel , ołów , stront , neodym i inne wyraźnie pokazują, że Islandia różni się składem od reszty północnego Atlantyku. Na przykład stosunek He-3 i He-4 ma wyraźne maksimum na Islandii, co dobrze koreluje z anomaliami geofizycznymi, a spadek tej i innych sygnatur geochemicznych wraz ze wzrostem odległości od Islandii wskazuje, że zakres anomalii składu sięga około 1500 km wzdłuż grzbietu Reykjanes i co najmniej 300 km wzdłuż grzbietu Kolbeinsey . W zależności od tego, które elementy są brane pod uwagę i jak duży jest obszar objęty, można zidentyfikować do sześciu różnych elementów płaszcza, z których nie wszystkie występują w jednym miejscu.

Co więcej, niektóre badania pokazują, że ilość wody rozpuszczonej w minerałach płaszcza jest dwa do sześciu razy wyższa w regionie Islandii niż w niezakłóconych częściach grzbietów śródoceanicznych, gdzie szacuje się, że wynosi około 150 części na milion. Obecność tak dużej ilości wody w źródle lawy obniżyłaby jej temperaturę topnienia i uczyniła ją bardziej produktywną w danej temperaturze.

Grawimetria/Geoida

Północny Atlantyk charakteryzuje się silnymi, wielkoskalowymi anomaliami pola grawitacyjnego i geoidy . Geoida wznosi się do 70 m ponad geodezyjną elipsoidę odniesienia na w przybliżeniu kołowym obszarze o średnicy kilkuset kilometrów. W kontekście hipotezy pióropusza zostało to wyjaśnione dynamicznym efektem pióropusza, który wybrzusza powierzchnię Ziemi. Ponadto smuga i zagęszczona skorupa powodują dodatnią anomalię grawitacyjną wynoszącą około 60 mGal (=0,0006 m/s²) (wolne powietrze).

Anomalie grawitacyjne w swobodnym powietrzu na północnym Atlantyku wokół Islandii. Dla lepszej reprezentacji skala kolorów została ograniczona do anomalii do +80 mGal (+0,8 mm/s²).

Geodynamika

Od połowy lat 90. podejmowano kilka prób wyjaśnienia obserwacji za pomocą numerycznych modeli geodynamicznych konwekcji w płaszczu . Celem tych obliczeń było, między innymi, rozwiązanie paradoksu, że szeroki pióropusz o stosunkowo niskiej anomalii temperatury lepiej zgadza się z obserwowaną grubością, topografią i grawitacją skorupy ziemskiej niż cienki, gorący pióropusz, który został wywołany wyjaśnić obserwacje sejsmologiczne i geochemiczne. Najnowsze modele preferują pióropusz, który jest o 180–200 °C gorętszy niż otaczający go płaszcz i ma łodygę o promieniu około. 100 km. Takie temperatury nie zostały jednak jeszcze potwierdzone przez petrologię.

Zobacz też

Bibliografia

Uwagi

Bibliografia

Zewnętrzne linki

Współrzędne : 64.40000°N 17.3000°W 64°24′00″N 17°18′00″W /  / 64.4000; -17.3000