Definicin de un Plume

Visin de conjunto

La definicin de dinmica de fluidos de un penacho en un fluido homogneo puede no ser

apropiado para las caractersticas en el manto. Por lo tanto, los usos petrolgicos y geoqumicos

del trmino se han convertido vaga y flexible y es difcil obtener un acuerdo entre los

trabajadores. Como Lavoisier dijo la famosa frase "... es imposible disociar las ciencias del

lenguaje..."; con el fin de avanzar necesitamos conceptos claros y un lenguaje preciso.

Introduccin

Estudios recientes no apoyan la existencia de ncleo y el manto de Fronteras (CMB) tipo

temperaturas (DT ~ 1500 C) o plumas del manto trmicamente impulsados procedentes del

CMB como la causa del ocano de la isla magmatismo. La mayora de los basaltos Ocano Island

(OIB) se han deducido las temperaturas que se superponen la gama infiere en las dorsales

ocenicas (ver pginas trmicas). En algunos estudios, las temperaturas inferidas a partir del

magma en Hawaii caen fuera del rango de MORB pero este es el nico lugar, por basaltos

modernas, y la mxima anomala es? T

otra parte, toda la placa podra estar bajo la extensin, pero el vulcanismo puede ser confinada

a aquellos lugares donde la temperatura de fusin es particularmente baja. La elevacin trmica,

la erosin de la litosfera, alto flujo de calor y alta manto potenciales temperaturas que alguna

vez fueron el sello distintivo de la hiptesis pluma del manto han sido abandonados por muchos

en favor de criterios no trmicos, incluyendo relaciones isotpicas helio, flujo de flotabilidad,

linealidad y progresiones de edad de cadenas de islas, aunque hay un poco de razonamiento

circular que participan en estas elecciones.

En la actualidad existe confusin entre los defensores del penacho sobre lo que es una nube es

y cules son los criterios que se pueden utilizar para identificar plumas [vase tambin Qu es

una nube? para numerosas definiciones de plumas del manto]. Velocidades ssmicas 'Low' y

firmas geoqumicas 'anmalos' ahora se consideran los diagnsticos principales, aunque altas

velocidades ssmicas tambin se han considerado como evidencia de plumas. Los datos son,

invariablemente, se filtraron y se seleccionan 'para eliminar la influencia plume' antes de realizar

los juicios, los mtodos estadsticos de manera estndar no se pueden aplicar. Lo que constituye

el manto 'ambient', y lo que constituye una 'anomala' son fundamentales para la cuestin de si

an existen plumas. Actualmente, se asume el manto estar bien homogeneizada por conveccin

catica y cualquier desviacin de la temperatura o la composicin de lo que se supone que es

ambiente se atribuye a un penacho, viz. 'Penachos todos tienen en comn la intrusin de manto

anmala en manto ambiente'. Si manto ambiente es qumicamente heterogneo y variable en

la temperatura entonces incluso esta amplia definicin de penacho falla. La delaminacin y

subduccin tambin implican la insercin de un tipo de material a otro.

Definicin de un Plume

Modelos basados en dique estrs y reconocen que la diferencia entre un volcn superficie

('hotspot') y alfizares, intrusin, cmaras de magma y underplating es simplemente una de la

orientacin del campo de esfuerzos, no la temperatura absoluta del manto, o incluso la

magnitud de la tensin. Velocidades ssmicas bajos, grandes provincias gneas y grandes flujos

de flotabilidad son tratados por algunos como prueba inequvoca de penachos trmicos del

manto profundo, pero esto no es una visin universal. Uno est tentado a escoger y elegir entre

los criterios y caractersticas para identificar los que son plumas reales. Alternativamente, si la

definicin de una columna es demasiado amplio, o flexible, o circular, entonces el trmino 'nube'

no lleva ninguna informacin. Las palabras 'anomala' o 'anmala' son partes de la mayora de

las definiciones modernas de la 'nube' y por lo tanto hay un elemento estadstico; lo anmalo,

lo caliente, y qu tan grande (en el caso de los LIP) se convierten en problemas, al igual que la

definicin de "ambiente" y "medio".

El uso general del trmino 'nube' en la geofsica y geoqumica de la literatura implica la siguiente

definicin; Un penacho geofsica es el resultado de una inestabilidad trmica creada en un fluido

homogneo calentado desde abajo que se eleva como una cabeza bulbosa seguido por una cola

cilndrica. [Pero para una mirada de otras definiciones, consulte Qu es una nube?].

Recientemente, la palabra se ha aplicado a una variedad de caractersticas y propiedades, y las

plumas se han invocado para explicar o racionalizar una gran cantidad de diferentes

observaciones.

Una columna es bsicamente un concepto dinmico y fluido trmico. El concepto que se aplica

en la geofsica y geoqumica no se basaba en ningn mediciones directas de la morfologa, la

profundidad o la temperatura; volmenes de magma y velocidades ssmicas fueron utilizados

como indicadores de temperatura. Estas propiedades, adems de flujo de calor, se utilizaron

composicin y edad progresiones para apoyar la afirmacin de que existen plumas en el manto

de la Tierra, pero tambin pueden ser satisfechas por los procesos no trmicos y caractersticas

tales como manchas de fusin frtiles o bajas, e inestabilidades internas creadas por

calentamiento de el material objeto de dumping en el manto de lo alto. Si la palabra 'nube' se

aplica a cualquier "caracterstica anmala ', entonces no es un trmino til si uno est interesado

en la investigacin de la causa de la' anomala '. De hecho, se puede hacer de forma proactiva

dao, ya que por lo que implica que la causa de las observaciones de superficie se conoce, los

investigadores no se animan a una investigacin posterior.

El cactoplume - la revisin final para cualquier fenmeno de superficie (por Erik Lundin). Haga

clic aqu o en la figura para la ampliacin.

Definicin de 'anmalo'

Teniendo en cuenta la gama de qumicas de basalto observados en las islas ocenicas, arcos de

islas y en los continentes, basaltos ridge ocenicas (MORB) son notablemente uniforme. Pero

incluso stos se han subdividido en DMORB, NMORB, TMORB, EMORB, PMORB y OIB. MORB

encontrar a lo largo crestas en el inicio de la separacin continental, en las cuencas ocenicas

estrechas y en las dorsales propagacin lenta difiere de MORB encontrar en las crestas maduros

y rpida propagacin. MORB Normal (NMORB) es bastante homognea geoqumicamente y

trmicamente y se considera, en muchos estudios, para ser un punto de partida perfecto para

observar anomalas. Fast-difusin crestas de la muestra y un promedio de un gran volumen de

la capa y, segn lo predicho por el teorema del lmite central (CLT; ver tambin las pginas

embalses Mantle andStatistics), di un producto uniforme con pequea variacin, aunque el

manto es heterognea. Una lgica similar se aplica a Standard Mean agua del ocano (SMOW),

que es un material de referencia bien mezclado utilizado para el estudio de istopos de oxgeno.

Basaltos de volcanes que las regiones de la muestra restringida se mostrar mayor varianza y

contendrn los extremos de la composicin que se promedi en MORB. Si la CLT es el nico

factor que controla la composicin de basaltos entonces la varianza se incrementar a medida

que disminuye el volumen de la muestra, por ejemplo, desde el Pacfico oriental Rise MORB, a

las crestas lenta difusin, a OIB, a las montaas submarinas, a xenolitos, y finalmente a

inclusiones fluidas. El desafo de la petrologa es distinguir variaciones de muestreo forman

verdaderas variaciones litolgicas, llamados 'reservorios'. Las grandes heterogeneidades como

corteza exfoliada y subducidos cadenas de montes submarinos pueden sobrevivir en el manto

por mucho tiempo y no sern promediados cuando muestreada por un solo volcn.

En la actualidad, el manto se asume a menudo para ser isotrmico y homognea, sobre todo

porque el producto ms homogneo de la capa, NMORB, es relativamente homogneo y

isotrmico. El CLT nos dice que un producto homogneo no implica una fuente homognea. Se

espera que las crestas normal tener la misma elevacin y la productividad y constantes

propiedades geoqumicas; desviaciones de estas condiciones son entonces considerados como

'anmala'. Un fluido de conveccin no puede ser isotrmico, y un manto de tectnica de placas,

que implica el reciclaje, no puede ser homognea o tiene una temperatura de fusin constante.

La "necesidad" de plumas slo puede establecerse si las temperaturas o composiciones estn

fuera del rango esperado de los procesos tectnicos de placas, lo que implica el calentamiento

del interior, de enfriamiento desde arriba, y el reciclaje. Slo existen cosas que la Tierra necesita.

Desde MORB implica el muestreo a gran escala y de promedio, y mezcla de magmas, no es

suficiente para encontrar los componentes que se encuentran fuera del rango MORB.

Conveccin del manto normal implica caractersticas trmicas que estn a miles de kilmetros

de extensin y las caractersticas qumicas que pueden ir desde milmetros a miles de kilometros

de escala. La mayora son decenas a cientos de kilmetros de dimetro, sin embargo. Blobs que

son decenas de km en dimensin son interesantes ya que pueden desacoplarse de flujo manto

y estn en el rango inferirse de experimentos de dispersin de ssmicos. Corteza exfoliada puede

llegar a ser boyante, ya que se calienta a la temperatura del manto ambiente. Los diques son

afloramientos boyantes que son del orden de metros a decenas de metros de dimetro.

Hundimiento losas eclogite densos, especialmente los que contienen CO2, pueden tener

velocidades ssmicas muy bajos. Hay varias caractersticas de baja cizalla-velocidad en las

profundidades del manto que tiene dimensiones de miles de kilmetros, pero tambin tienen

un alto mdulo y la densidad aparente. No es til para llamar a todas estas caractersticas

'plumas' o 'superplumes. Del mismo modo, algunos magmas y restites pueden tener muy altas

- cocientes 3He / 4He - y contenidos muy bajos 3He - y por algunas convenciones son penachos.

A pesar de que es de buena educacin incluyente, una "definicin" de par en par de la 'nube' no

avanza comprensin. La ciencia requiere definiciones precisas, comprobables y tiles. Las

definiciones vagas y flexibles de 'ter' y 'flogisto' celebran los avances en fsica y qumica durante

siglos.

Temperaturas Mantle y la Plume Hiptesis

Manto temperaturas inferidas de petrologa dependen de litologa supuesta fuente y el

contenido voltil y ms actualizada estudios petrolgicos, ya sea encontrar ninguna diferencia

en la temperatura potencial entre cresta y magmas 'hotspot' [vase tambin Falloon et al.,

2007], o presentan diferencias que se encuentran en el gama de modelos tectnicos de placas

normales, sin capa lmite trmica ms baja (~ 200 C). De hecho, para un flujo de calor dado, las

temperaturas interiores del manto son ms altos, y muestran ms variabilidad, para la

calefaccin y la refrigeracin puramente interna desde arriba que para los modelos Plume

(inferior calefaccin lmite desde abajo). Cuando hay dos o ms TBL el aumento de temperatura

a travs del manto se distribuye entre ellos. Si los aumentos intrnsecos densidad con la

profundidad (por ejemplo, la corteza, harzburgite, Perisphere, peridotita frtil, eclogite)

entonces el perfil de temperatura ser superadiabtico - un Geotherm conduccin - y las

temperaturas de basaltos forma eliminado varios niveles se incrementarn en un 10 C / km.

Esta es una manera de explicar los magmas de temperatura ms alta que emergen de debajo de

la litosfera gruesa. En un manto que se calienta por la radiactividad y se enfri por hundimiento

o losas de fondo-out, el gradiente de temperatura puede ser vertical subadiabtico. Por lo tanto,

en contraste con el interior de un fluido calentado del todo ideales convectiva desde abajo, no

puede haber una dependencia sustancial de las temperaturas de magma con la profundidad de

la extraccin. Temperaturas potenciales inferidos a partir de magmas no producen

automticamente la temperatura potencial del manto subyacente ni tampoco implican que el

geoterma manto es una adiabtica

geoterma es una adiabtica.

Temperaturas potenciales en las cordilleras ocenicas "normales" o de manto 'ambient', estn

dadas por diversos autores recientes como 1243-1351 C, 1280-1400 C, 1300-1570 C y 1400-

1600 C. "Normal" se define como crestas 'lejos de la influencia de los hotspots o plumas del

manto. Por lo general, "normal" significa tambin "un canto maduro", es decir, no una nueva

cresta y no cerca de un continente, o en una cuenca ocenica estrecho. Crestas Particularmente

profundas o superficiales, o particularmente extienden lentamente tampoco se consideran

normales. La falta de claridad en la definicin de "normal" es en parte responsable de los

desacuerdos anteriores, pero todava hay controversia sobre la forma de inferir temperaturas

de origen a partir de composiciones de magma, y cmo permitir composicin de origen y

contenido voltil. 'Ambient' o manto normal, tambin se considera que es el mismo que el

manto cresta aunque algunos basaltos pueden venir de profundidades que son menos

profundas que la llamada 'capa completamente convectivo "o" manto adiabtico'. El TBL puede

extenderse ms all de la "litosfera" y no tiene por qu ser del todo subsolidus.

Los valores anteriores pueden ser representativos de la capa superficial bajo surcos profundos,

maduros y rpida propagacin, por lo menos si ese manto es similar a secar pyrolite. Cmo

representativa son del manto "normal", teniendo en cuenta que la mayor parte del manto no

est representado? En primer lugar, es probable que estn sesgados a la parte baja. Manto

recin descubierta por la deriva continental, bajo litosfera gruesa, crestas de poca profundidad,

y los interiores de las grandes placas de larga vida es probable que sea ms caliente. Magmas de

estas regiones se consideran generalmente ser debido a penachos en lugar de debido a las

variaciones normales de temperatura manto de distancia de crestas maduros. Si el manto no es

adiabtico entonces magmas poco profundas es probable que sean ms fro que magmas ms

profundas. Por otro lado, las crestas que son zonas de subduccin profundas o cerca pueden ser

ms fro, pero no se excluye la manera ms sistemtica son poco profundos surcos y crestas de

nueva formacin. El rango real, o varianza, de temperaturas "normales" del manto es probable

que sea mucho mayor que la dada en los complilations anteriores.

Una estimacin conservadora de la gama de temperaturas potenciales manto, dadas las

consideraciones anteriores, podra ser de 250 C. Si la temperatura cresta representa el extremo

inferior de las temperaturas del manto entonces 1.500 C parece ser un lmite superior

plausibles, al menos por las variaciones de longitud de onda larga. El CLT tambin nos dice que

la varianza y valores extremos dependen de la longitud de onda. Si la qumica del canto, la

temperatura y la media elevacin sobre, por ejemplo, a 400 km, a continuacin, las variaciones

pueden ser mayores sobre la isla individual y escalas de los montes submarinos. Las variaciones

espaciales ms rpidas son, sin embargo, vertical - a travs de TBL - excepto cuando diques y

delaminacin permiten temperaturas astenosfricos que se ponen en contacto con

temperaturas litosfricas y la corteza. Una temperatura de 1350 C se consigue a una

profundidad de 135 kilometros para un gradiente de conduccin de 10 C / km. Si el TBL se

extiende a una profundidad de 155 km en Hawaii o a travs de un Perisphere boyante o litosfera

continental entonces la temperatura del manto puede ser 200 C ms caliente, o 1550 C. Estas

temperaturas no son incompatibles con los datos geofsicos; que son un poco elevados, si se

extiende adiabticamente a 420 y 650 km, si estas discontinuidades del manto se deben a los

cambios de fase de equilibrio en olivino. Sin embargo, los gradientes vertical subadiabtico es

probable si losas y delaminates inferior a cabo cerca de la zona de transicin, y si el manto se

calienta desde dentro.

Las estimaciones anteriores de temperatura pueden ser representativos de la capa superficial

bajo surcos profundos, maduros y propagacin rpida; otros lugares son a menudo excluidos del

anlisis. Un supuesto en las estimaciones petrolgicos es que el manto es similar a pyrolite seco.

Cmo son estos valores representativos de manto "normal", teniendo en cuenta que la mayor

parte del manto no est representado? En primer lugar, es probable que estn sesgados a la

parte baja. Manto recin descubierta por la deriva continental, bajo litosfera gruesa, crestas de

poca profundidad, y los interiores de las grandes placas de larga vida es probable que sea ms

caliente. Magmas de estas regiones se consideran generalmente ser debido a penachos en lugar

de debido a las variaciones normales de temperatura manto de distancia de crestas maduros. Si

el manto no es adiabtico entonces magmas poco profundas es probable que sean ms fro que

magmas ms profundas. Por otro lado, las crestas que son batimtricamente profunda o cerca

de las zonas de subduccin pueden ser de manto ms fro; stos no se excluyen tan

sistemticamente como son ranuras poco hondas y crestas recin formadas. El rango real, o

varianza, de temperaturas "normales" del manto es probable que sea mucho mayor que la dada

en los complilations anteriores.

De acuerdo con estimaciones influyentes primeros la temperatura por debajo de las crestas

potencial es 1280 C y por debajo de Hawaii es de ~ 1550 C. Hawaii es a menudo considerado

como un penacho porque no hay evidencia de que es una tendencia tectnica preexistente o es

parte de una amplia regin del manto ambiente caliente [ver tambin pginas Hawaii].

Magmatismo puede, sin embargo, ser localizada por el estrs de la litosfera o arquitectura, o

bajo punto de fusin o manto frtil. Los primeros estudios predijeron que la litosfera bajo Hawaii

se adelgaza por calentamiento penacho [vase tambin Por qu es el flujo de calor no es alto

en puntos de acceso?]. La litosfera es realmente gruesa, pero an no est claro si esta condicin

precedi al magmatismo, o fue el resultado de la misma. Algunos autores concluyen que la OIB

puede ser '50 -150 C ms caliente que canto potenciales mximas temperaturas ', lejos de la

influencia de los puntos de acceso, asumiendo composiciones idnticas y derivacin de debajo

de la superficie de TBL. Algunos basaltos ocano isla (Hawai, Islandia, Reunin) implican posibles

temperaturas del manto de 1286 a 1372 C, cuando los contenidos voltiles se tienen en cuenta,

a pesar de esta gama se impugna. Parte de la cadena Emperador puede mentir en preexistentes

caractersticas tectnicas [consulta Norton, 2007]. La subduccin de una cadena de islas o de la

deslaminacin de un arco de islas es tal vez la forma ms fcil de visualizar una racha frtil en el

manto que es poco probable que se homogeneiz por conveccin catico. Mapas globales de

estrs muestran tensiones extensionales en las cercanas de Hawaii [vase tambin Stuart et al.,

2007], y la mayora de puntos de acceso y crestas. La orientacin de la tensin es coherente con

la orientacin de las islas y la direccin del nuevo vulcanismo.

resumen

Las definiciones originales de penachos implicados alta temperatura, gran profundidad,

afloramiento rpida y un mecanismo que incluy el calentamiento inferior de un fluido

homogneo isotrmica. El manto est lejos de estas condiciones. Magmatismo en la Tierra

implica la heterogeneidad del estado del manto, el estrs de la litosfera, el reciclaje, la tectnica

de placas y una gama de comportamientos de fusin. Los grandes volmenes de fusin se

pueden generar desde el manto particularmente frtil, as como de manto particularmente

caliente.