Очередной (не)успех в поисках Гавайского плюма

Классические представления о происхождении базальтовых магм связаны с тем, что плавление в срединно-океанических хребтах связано с растяжением и пассивным выведением более теплых участков мантии к поверхности, где в результате сброса давления осуществляется плавление в сухих условиях. Плавление под вулканическими дугами (так называемое Тихоокеанское огненное кольцо и некоторые другие регионы Земли) происходит из-за дегазации субдуцирующих слэбов по достижению ими глубины примерно 100 км. Водный флюид насыщает мантию над слэбом и снижает ее (мантии) температуру плавления. В эту изящную схему не укладываются вулканы на океаническом дне, находящиеся на удалении как от срединно-океанических хребтов, так и от зон субдукции. Для их образования придумали плюмовую модель, в которой аномально горячий материал (плюм) поднимается от границы ядра с мантией и плавление происходит в голове такого плюма по его достижению нижней границы литосферной плиты (т.е. это опять декомпрессионное плавление, но связанное с активным поднятием вещества с глубины, в отличие от пассивного поднятия вещества при растяжении/рифтогенезе).

Я неоднократно писал о борьбе сторонников и противников плюмовой модели¹. Считается, что сейсмическая томография, несмотря на все неопределенности с ней связанные, может разрешить этот спор.

¹ Правильнее будет сказать «плюмовых моделей» — из-за их многообразия и непохожести друг на друга, кроме базовой идеи: поднятия горячего материала с больших глубин. Сам я, скорее, противник плюмов, если не считать, что некоторые мои модели тоже можно отнести к плюмовым, но там основную роль играет не температура, а дегазация слэба на значительно большей глубине, чем под вулканическими дугами.

Сейсмическая томография сходна с компьютерной томографией в медицине с той лишь разницей, что в качестве просвечивающих лучей используется не рентгеновское излучение, а сейсмические волны, генерируемые землетрясениями, а в качестве пациента — Земля. В отличие от компьютерной томографии, Землю нельзя просветить так, как хочется — со всех сторон, нельзя поставить сейсмометры везде, где было бы нужно, да и строение Земли оказывается более сложным и неизведанным, чем строение человека. Тем не менее, попытки поиска плюмов под ключевыми объектами не прекращаются. Конечно же самым главным объектом в этом смысле являются Гавайские острова в Тихом океане. Глубина, на которую можно просветить методами сейсмической томографии, примерно равна расстоянию между самыми далекими сейсмическими станциями. Чтобы заглубить метод, несколько лет назад был проведен беспрецедентный эксперимент по установке сейсмических станций не только на суше, но и на океаническом дне вокруг Гавайских островов (см. рисунок).

Группа, выполнявшая этот эксперимент, уже выдала несколько статей, рапортуя о «нахождении» плюма, — статей, которые вызвали в научном сообществе как восторженные возгласы, так и тонны здорового скепсиса. Очередная статья этой группы появилась в августовском номере журнала Nature Geoscience [1]. На этот раз сообщается, что искомый плюм оказался смещен относительно области магмообразования. Дадим слово самим авторам: «Смещение Гавайского плюма добавляет сложности в классическую модель фиксированного плюма, который поднимается вертикально к поверхности и предполагает, что мантийные расплавы под внутриплитными вулканами могут перенаправляться по предшествующим структурам под островами» [перевод автора]. Если убрать плюмовую идею, ради которой затевался весь эксперимент, то мы оказываемся в самом начале изучения Гавайских островов, когда считалось, что вулканы располагаются вдоль особых рифтовых зон, контролирующих пути магмы с глубины к поверхности.

1. Rychert C.A. et al. Seismic imaging of melt in a displaced Hawaiian plume. Nature Geoscience, 2013, v. 6, p. 657-660.