Жер мантиісіндегі қайнар тастың көтерілуі

Кіріспе

Жер мантиясының ішіндегі қалыптан тыс ыстық тау жыныстарының жоғары көтерілуі

Мантиялық шұңқыр – Жер мантиясындағы конвекция механизмі, қалыптан тыс вулканизмді түсіндіру үшін ұсынылған гипотеза. Шұңқырдың басы тереңдікке жеткенде жартылай еруге ұшырайтындықтан, көбінесе Гавайи немесе Исландия сияқты жанартаулық ыстық нүктелердің, сондай-ақ Декан және Сібір тұзақтары сияқты ірі магмалық провинциялардың себебі ретінде қарастырылады. Мұндай жанартаулық аймақтардың кейбіреулері тектоникалық тақталардың шекараларынан алыс орналасса, ал басқалары тақта шекараларына жақын қалыптан тыс үлкен көлемдегі вулканизмді көрсетеді.

Химия, жылу ағыны және балқыту

Ыстық нүктелерде кездесетін базальттардың химиялық және изотоптық құрамы мұхит ортасындағы базальттардан сәл өзгешеленеді. Бұл базальттар, сондай-ақ мұхит арал базальттары (OIB) деп аталады, олардың радиогендік және тұрақты изотоптық құрамы бойынша талданады. Радиогендік изотоптық жүйелерде бастапқыда субдукцияланған материал мантия компоненттері деп аталатын әртүрлі бағыттарды құрайды. Белгілі мантия компоненттері: DMM (океан ортасындағы мұхиттық базальт (MORB) мантиясы), HIMU (жоғары U/Pb қатынасы мантиясы), EM1 (байытылған мантия 1), EM2 (байытылған мантия 2) және FOZO (фокус аймағы). Бұл геохимиялық ерекшелік мантияның көзіндегі субдукцияланған плиталар мен континенттік шөгінділер сияқты жер бетіне жақын материалдардың араласуынан туындайды. Осыған қатысты екі түрлі түсінік бар. Мантиялық қалыңдықтар тұрғысынан, жер бетіне жақын материал субдукциялық плиталар арқылы ядро-мантия шекарасына дейін тасымалданған, ал қалыңдықтар арқылы қайтадан бетке көтерілген деп есептеледі. Пластиналық гипотеза бойынша, субдукцияланған материал көбінесе мантияның беткі қабаттарында қайта айналымға түсіп, жанартаулар арқылы алынады. Fe сияқты тұрақты изотоптар балқыту процесінде материалдың жоғары көтерілуін қадағалау үшін қолданылады. Океандық қабық, литосфера және шөгінділердің субдукциялық аймақ арқылы өңделуі нәтижесінде суда еритін микроэлементтер (мысалы, K, Rb, Th) жылжымайтын микроэлементтерден (мысалы, Ti, Nb, Ta) бөлініп, жылжымайтын элементтер мұхиттық плитада шоғырланады (ал суда еритін элементтер аралдық доғадағы жанартауларда қабыққа қосылады). Сейсмикалық томография көрсеткендей, субдукцияланған мұхиттық плиталар 650 км тереңдіктегі мантияның төменгі шегіне дейін батып түседі. Одан да тереңге субдукциялануы әлсіз, бірақ олардың 1500 км тереңдіктегі орта төменгі мантияға дейін батып түсуі мүмкін екендігіне дәлелдер бар. Мантиялық қалыңдықтардың пайда болу ошағы 3000 км тереңдіктегі ядро-мантия шекарасы деп есептеледі. Ядро-мантия шекарасы арқылы материал тасымалы аз болғандықтан, жылу беру кондукция арқылы жүзеге асуы керек, осы шекараның жоғары және төменгі жағында адиабатикалық градиенттер болуы тиіс. Ядро-мантия шекарасы – күшті жылулық (температуралық) үзіліс. Ядроның температурасы жоғары жатқан мантиядан шамамен 1000 градус Цельсийге жоғары. Қалыңдықтар мантияның негізі қызып, көтерілуге қабілетті болғанда жоғары көтеріледі деп есептеледі. Қалыңдықтар мантия арқылы көтеріліп, астеносфераның беткі қабаттарына жеткенде декомпрессиялық балқу арқылы ішінара балқып бастайды. Бұл үлкен көлемдегі магманың пайда болуына әкеледі. Бұл балқыған масса жер бетіне көтеріліп, жарылыс арқылы ыстық нүктелерді құрайды.

The chemical and isotopic composition of basalts found at hotspots differs subtly from mid ocean ridge basalts. These basalts, also called ocean island basalts (OIBs), are analysed in their radiogenic and stable isotope compositions. In radiogenic isotope systems the originally subducted material creates diverging trends, termed mantle components. Identified mantle components are DMM (depleted mid ocean ridge basalt (MORB) mantle), HIMU (high U/Pb ratio mantle), EM1 (enriched mantle 1), EM2 (enriched mantle 2) and FOZO (focus zone). This geochemical signature arises from the mixing of near surface materials such as subducted slabs and continental sediments, in the mantle source. There are two competing interpretations for this. In the context of mantle plumes, the near surface material is postulated to have been transported down to the core mantle boundary by subducting slabs, and to have been transported back up to the surface by plumes. In the context of the Plate hypothesis, subducted material is mostly re circulated in the shallow mantle and tapped from there by volcanoes. Stable isotopes like Fe are used to track processes that the uprising material experiences during melting. The processing of oceanic crust, lithosphere, and sediment through a subduction zone decouples the water soluble trace elements (e. g., K, Rb, Th) from the immobile trace elements (e. g., Ti, Nb, Ta), concentrating the immobile elements in the oceanic slab (the water soluble elements are added to the crust in island arc volcanoes). Seismic tomography shows that subducted oceanic slabs sink as far as the bottom of the mantle transition zone at 650 km depth. Subduction to greater depths is less certain, but there is evidence that they may sink to mid lower mantle depths at about 1,500 km depth. The source of mantle plumes is postulated to be the core mantle boundary at 3,000 km depth. Because there is little material transport across the core mantle boundary, heat transfer must occur by conduction, with adiabatic gradients above and below this boundary. The core mantle boundary is a strong thermal (temperature) discontinuity. The temperature of the core is approximately 1,000 degrees Celsius higher than that of the overlying mantle. Plumes are postulated to rise as the base of the mantle becomes hotter and more buoyant. Plumes are postulated to rise through the mantle and begin to partially melt on reaching shallow depths in the asthenosphere by decompression melting. This would create large volumes of magma. This melt rises to the surface and erupts to form hotspots.

Төменгі мантия мен ядро

Терең (1000 км) мантияда бар екені белгілі ең айқын жылулық контраст 2900 км тереңдіктегі ядро-мантия шекарасында байқалады. Мантиялық түйірлер бастапқыда осы қабаттан көтеріледі деп болжанған, себебі олардың жер бетіндегі көрінісі саналатын ыстық нүктелер бір-біріне қатысты бекітілген деп есептелді. Бұл түйірлердің астеносфераның беткі қабатының астынан пайда болатынын қажет етті, ал астеносфера тектоникалық плиталардың қозғалысына жауап ретінде жылдам ағып жатыр деп саналады. Жердің терең қабаттарында басқа белгілі маңызды жылулық шекаралық қабаттар жоқ, сондықтан ядро-мантия шекарасы – жалғыз мүмкіндік болатын. Мантияның негізі D″ қабаты деп аталады, ол Жердің сейсмологиялық құрылымдық бөлігі. Оның құрамы үстіңгі мантиядан өзгеше, және ішінара балқыған болуы мүмкін. Африка мен Тынық мұхитының астындағы төменгі мантияда екі кең, ірі, төмен серпімділік жылдамдығы бар аймақтар бар. Түйірлер осы аймақтардың бетінен немесе шеттерінен көтеріледі деп болжанады. Олардың төмен сейсмикалық жылдамдықтары олардың салыстырмалы түрде ыстық екенін көрсететін болған, бірақ жақында олардың төмен толқын жылдамдықтары химиялық әртүрліліктен туындаған жоғары тығыздыққа байланысты екені анықталды.

Теорияның дәлелдері

Теорияны қолдауға жиі келтірілетін негізгі дәлелдер – сызықтық жанартау тізбектері, асыл газдар, геофизикалық аномалиялар және геохимия.

Сызықтық жанартау тізбектері

Гавай императорларының теңіз төбелерінің тізбегінің жасқа қарай өсу үлгісі, жоғары мантияға көтерілген, ішінара балқыған және пластина осы тұрақты мантиялық шұңқырдың үстінен жылғанда жанартау тізбегінің пайда болуына себеп болған, тереңдегі тұрақты мантиялық шұңқырдың нәтижесі ретінде түсіндіріледі. Тағы бір мысал – Атлант мұхитындағы Африканың солтүстік-шығысында орналасқан Канар аралдары.

Асыл газдар және басқа да изотоптар

Гелий-3 – Үлкен жарылыста пайда болған алғашқы изотоп. Одан өте аз мөлшерде түзіледі және содан бері Жерге басқа процестер арқылы да аз қосылған. Гелий-4 құрамында алғашқы компонент бар, бірақ ол уран және торий сияқты элементтердің табиғи радиоактивті ыдырауынан да пайда болады. Уақыт өте келе жоғарғы атмосферадағы гелий ғарышқа ұшып кетеді. Осылайша Жер гелийден біртіндеп азайып, 3He, 4He сияқты толықтырылмайды. Нәтижесінде Жердегі 3He/4He арақатынасы уақыт өте келе төмендеді. Кейбір, бірақ барлық емес, ыстық нүктелерде ерекше жоғары 3He/4He арақатынасы байқалды. Бұл төменгі мантиядағы терең, бастапқы резервуарға жететін мантиалық шұңқырлармен түсіндіріледі, онда геологиялық уақыт бойы бастапқы, жоғары 3He/4He арақатынасы сақталған. Басқа элементтер, мысалы осмий, мұхит аралдарындағы базальттарда Жердің ядросына жақын пайда болған материалдың іздерін анықтауға мүмкіндік береді деп ұсынылған. Дегенмен, осыған байланысты нақты дәлелдер әзірге жоқ.

Геофизикалық аномалиялар

Бұл гипотеза геофизикалық аномалияларды іздеу арқылы тексерілді. Оларға жылулық, сейсмикалық және биіктік аномалиялар жатады. Термиялық аномалиялар "ыстық нүкте" терминіне ендірілген. Оларды көптеген әртүрлі тәсілдермен өлшеуге болады, соның ішінде жер бетіндегі жылу ағыны, петрология және сейсмология. Термиялық аномалиялар сейсмикалық толқындардың жылдамдығында аномалияларды тудырады, бірақ өкінішке орай, құрамы мен ішінара балқу да оған әсер етеді. Сондықтан толқын жылдамдықтарын температураны өлшеу үшін қарапайым және тікелей қолдануға болмайды, ал күрделірек тәсілдер қолданылуы керек. Сейсмикалық аномалиялар сейсмикалық толқындар Жер арқылы өте қалпында толқын жылдамдығының өзгеруін картаға түсіру арқылы анықталады. Ыстық мантиялық тұманның салыстырмалы түрде төмен температурадағы ұқсас материалмен салыстырғанда сейсмикалық толқын жылдамдығы төмен болуы күтіледі. Мантиялық материалдың құрамында аздаған ішінара балқу (мысалы, оның балқу температурасы төмен болғандықтан) немесе темірге бай болуы да сейсмикалық толқын жылдамдығын төмендетеді және бұл әсерлер температурадан күшті. Осылайша, ыстық нүктелердің астындағы аномальды ыстық мантияны көрсету үшін ерекше төмен толқын жылдамдықтары қолданылғанмен, бұл интерпретацияда күмәнділік бар. Тұманның болуы болжанған аймақтардағы өзгерістерді іздеу үшін қолданылатын ең көп сілтеме жасалған сейсмикалық толқын жылдамдығының суреттері сейсмикалық томографиядан алынған. Бұл әдіс сейсмометрлер желісін пайдалану арқылы мантиядағы сейсмикалық толқын жылдамдығының өзгеруінің үш өлшемді суретін құруды қамтиды. Үлкен жер сілкінісінен туындаған сейсмикалық толқындар сәуле жолы бойынша Жер бетінің астындағы құрылымды анықтауға мүмкіндік береді. Мың немесе одан да көп километрге сапарлаған сейсмикалық толқындар (телесейсмикалық толқындар деп те аталады) Жер мантиясының үлкен аймақтарын бейнелеу үшін қолданылуы мүмкін. Дегенмен, олардың да ажыратымдылығы шектеулі, диаметрі кем дегенде бірнеше жүз километр болатын құрылымдарды ғана анықтауға болады. Сейсмикалық томография суреттері Жер мантиясындағы мантиялық тұманға дәлел ретінде келтірілген. Алайда, суреттелген құрылымдардың сенімді түрде шешілгендігі және олардың ыстық, көтеріліп тұрған тау жыныстарының бағаналарына сәйкес келуі туралы пікірталас әлі де жалғасуда. Мантиялық тұман гипотезасы тұман басы литосфераның негізіне соқтығысқанда домалақ топографиялық көтерілістер пайда болады деп болжайды. Мұндай көтеріліс шамамен 54 миллион жыл бұрын Солтүстік Атлантика мұхиты ашылғанда болған. Кейбір ғалымдар бұл құбылысты Еуразияның ыдырауына және Солтүстік Атлантиканың ашылуына себеп болған мантиялық тұманмен байланыстырды, ол қазір Исландияның астында деп есептеледі. Дегенмен, қазіргі зерттеулер көтеріліс уақытының болжамдардан әлдеқайда қысқа екенін көрсетті. Осылайша, бұл байқау мантиялық тұман гипотезасын қаншалықты нығайтатыны әлі белгісіз.

The plume hypothesis has been tested by looking for the geophysical anomalies predicted to be associated with them. These include thermal, seismic, and elevation anomalies. Thermal anomalies are inherent in the term "hotspot". They can be measured in numerous different ways, including surface heat flow, petrology, and seismology. Thermal anomalies produce anomalies in the speeds of seismic waves, but unfortunately so do composition and partial melt. As a result, wave speeds cannot be used simply and directly to measure temperature, but more sophisticated approaches must be taken. Seismic anomalies are identified by mapping variations in wave speed as seismic waves travel through Earth. A hot mantle plume is predicted to have lower seismic wave speeds compared with similar material at a lower temperature. Mantle material containing a trace of partial melt (e. g., as a result of it having a lower melting point), or being richer in Fe, also has a lower seismic wave speed and those effects are stronger than temperature. Thus, although unusually low wave speeds have been taken to indicate anomalously hot mantle beneath hotspots, this interpretation is ambiguous. The most commonly cited seismic wave speed images that are used to look for variations in regions where plumes have been proposed come from seismic tomography. This method involves using a network of seismometers to construct three dimensional images of the variation in seismic wave speed throughout the mantle. Seismic waves generated by large earthquakes enable structure below the Earth's surface to be determined along the ray path. Seismic waves that have traveled a thousand or more kilometers (also called teleseismic waves) can be used to image large regions of Earth's mantle. They also have limited resolution, however, and only structures at least several hundred kilometers in diameter can be detected. Seismic tomography images have been cited as evidence for a number of mantle plumes in Earth's mantle. There is, however, vigorous on going discussion regarding whether the structures imaged are reliably resolved, and whether they correspond to columns of hot, rising rock. The mantle plume hypothesis predicts that domal topographic uplifts will develop when plume heads impinge on the base of the lithosphere. An uplift of this kind occurred when the north Atlantic Ocean opened about 54 million years ago. Some scientists have linked this to a mantle plume postulated to have caused the breakup of Eurasia and the opening of the north Atlantic, now suggested to underlie Iceland. Current research has shown that the time history of the uplift is probably much shorter than predicted, however. It is thus not clear how strongly this observation supports the mantle plume hypothesis.

Геохимия

Мұхит аралдарында табылған базальттар геохимиялық тұрғыдан орта мұхит қырқасы базальтынан (MORB) өзгеше. Океан арал базальтының (OIB) құрамы MORB-қа қарағанда әртүрлі, ал мұхит аралдарының көп бөлігі MORB-қа шаққанда натрий мен калийге байытылған сілтілік базальттан тұрады. Гавайи немесе Исландия сияқты ірі аралдар көбінесе толеиттік базальттан тұрады, сілтілік базальт олардың дамуының кейінгі сатыларымен ғана шектеледі, бірақ бұл толеиттік базальт химиялық құрамы жағынан орта мұхит қырқаларының толеиттік базальтынан ерекшеленеді. OIB магнийге бай, ал сілтілік және толеиттік OIB-де үйлесімсіз із элементтерге байлық байқалады, соның ішінде жеңіл сирек жер элементтері ауыр сирек жер элементтеріне қарағанда айқын байытуды көрсетеді. Стронций, неодим, гафний, қорғасын және осмий элементтерінің тұрақты изотоптық қатынастары MORB-қа қарағанда кең ауқымда өзгереді, бұл мантияның кем дегенде үш компонентінің араласуына байланысты: уран мен басқа да ауыр радиоактивті элементтердің ыдырауынан пайда болған радиогенді қорғасынның үлесі жоғары HIMU; радиогенді қорғасынның байыту деңгейі төмен EM1; және 87Sr/86Sr қатынасы жоғары EM2. OIB-дегі гелийдің 3He/4He қатынасы MORB-қа қарағанда кеңірек өзгеріске ұшырайды, кейбір мәндер бастапқы мәнге жақындайды. Мұхит арал базальттарының құрамы мұхит қабығының субдукциясы нәтижесінде пайда болған ерекше мантиялық химиялық резервуарлардың болуымен түсіндіріледі. Бұған HUIMU, EM1 және EM2 типтеріне сәйкес резервуарлар кіреді. Бұл резервуарлар OIB-тің макроэлементтік құрамы мен олардың тұрақты изотоптық қатынастары арасындағы корреляцияға сүйене отырып, әртүрлі макроэлементтік құрамға ие деп есептеледі. Толеиттік OIB аса ыстық мантийлік қауырсындағы жартылай балқудың жоғары дәрежесінің нәтижесі ретінде, ал сілтілік OIB кішірек, салқын мантийлік қауырсындағы жартылай балқудың төмен дәрежесінің нәтижесі ретінде қарастырылады. Олар ядролық мантия шекарасынан (2900 км тереңдікте) 1000 км тереңдіктегі қиылыс және иілудің мүмкін қабатына дейін дерлік тік бойымен созылады. Қауырсындардың күтпеген мөлшері Жердің 44 тераватт ішкі жылу ағынының көп бөлігін ядродан жер бетіне жеткізуге мүмкіндік береді және төменгі мантияның конвекциясы күтілгеннен азырақ, тіпті болмауы мүмкін екенін көрсетеді. Қауырсындар мен оларды қоршаған мантия арасындағы құрамындағы айырмашылықтар оларды баяулатып, кеңейтуі мүмкін.

Basalts found at oceanic islands are geochemically distinct from mid ocean ridge basalt (MORB). Ocean island basalt (OIB) is more diverse compositionally than MORB, and the great majority of ocean islands are composed of alkali basalt enriched in sodium and potassium relative to MORB. Larger islands, such as Hawaii or Iceland, are mostly tholeiitic basalt, with alkali basalt limited to late stages of their development, but this tholeiitic basalt is chemically distinct from the tholeiitic basalt of mid ocean ridges. OIB tends to be more enriched in magnesium, and both alkali and tholeiitic OIB is enriched in trace incompatible elements, with the light rare earth elements showing particular enrichment compared with heavier rare earth elements. Stable isotope ratios of the elements strontium, neodymium, hafnium, lead, and osmium show wide variations relative to MORB, which is attributed to the mixing of at least three mantle components: HIMU with a high proportion of radiogenic lead, produced by decay of uranium and other heavy radioactive elements; EM1 with less enrichment of radiogenic lead; and EM2 with a high 87Sr/86Sr ratio. Helium in OIB shows a wider variation in the 3He/4He ratio than MORB, with some values approaching the primordial value. The composition of ocean island basalts is attributed to the presence of distinct mantle chemical reservoirs formed by subduction of oceanic crust. These include reservoirs corresponding to HUIMU, EM1, and EM2. These reservoirs are thought to have different major element compositions, based on the correlation between major element compositions of OIB and their stable isotope ratios. Tholeiitic OIB is interpreted as a product of a higher degree of partial melting in particularly hot plumes, while alkali OIB is interpreted as a product of a lower degree of partial melting in smaller, cooler plumes. They extended nearly vertically from the core mantle boundary (2900 km depth) to a possible layer of shearing and bending at 1000 km. The unexpected size of the plumes leaves open the possibility that they may conduct the bulk of the Earth's 44 terawatts of internal heat flow from the core to the surface, and means that the lower mantle convects less than expected, if at all. It is possible that there is a compositional difference between plumes and the surrounding mantle that slows them down and broadens them.

Жамылғыдағы тұманның ұсынылатын орналасуы

[[Файл:CourtHotspots. png|thumb|upright=1.4|Бір жақыңғы топ ұсынған қаламұш орналасуының мысалы. Foulger (2010) еңбегінен алынған сурет. Базальттық магмалардың осы өте жылдам, кең ауқымды жарылыстары мерзімді түрде құрлықтағы және мұхит бассейндеріндегі мұхиттық платоларда континенттік су тасқыны базальттық провинцияларын құрады, мысалы Декан тұзақтары, Сібір тұзақтары, Гондвананың Кару-Феррар су тасқыны базальттары және ең ірі континенттік су тасқыны базальты – Орталық Атлантикалық магмалық провинциясы (CAMP). Көптеген континенттік су тасқыны базальттық құбылыстар континенттік жарылыстармен бірдей уақытта жүзеге асты. Бұл тепе-теңдікке ұмтылатын жүйемен сәйкес келеді: материя мантияда көтерілгенде, басқа материал мантияға тартылып, жарылысқа себеп болады. Плиталық гипотеза «аномалды» вулканизмнің литосфералық кеңеюден туындайтынын, бұл ерігеннің астеносферадан пассивті түрде көтерілуіне мүмкіндік беретінін көрсетеді. Бұл қаламұш гипотезасының түбегейлі қарсы тұруы болып табылады, себебі плиталық гипотеза вулканизмді ядролық-мантия шекарасында пайда болатын белсенді процестерге қарағанда, плиталық тектоникамен байланысты беткі процестерге жатқызады. Литосфералық кеңею тектоникалық плиталармен байланысты процестерге байланысты. Бұл процестер Жердегі вулканизмнің көп бөлігі орын алатын ортаңғы мұхит жоталарында жақсы түсініледі. Плиталардың өзі іштен деформацияланатыны және деформация созылушы болған аймақтарда вулканизмге мүмкіндік беретіні жиі ескерілмейді. Бұл құбылыстың мәлім мысалдары – АҚШ-тың батысындағы Бекен және қатарлы аймақтары, Шығыс Африканың Рифт аңғары және Рейн грабені. Бұл гипотеза бойынша магманың көлемінің өзгеруі температура айырмашылығына емес, химиялық құрамның өзгеруіне (көбірек ерігіш мантия материалына сәйкес вулканизмнің үлкен көлемі) байланысты. Терең мантияның конвекциясы мен жалпы көтерілуін жоққа шығармай, плиталық гипотеза бұл процестердің мантияның көп бөлігін қамтитын тік бағана тәрізді құрылымдар түрінде мантияға түсіп, үлкен мөлшерде жылу тасымалдап, беткі вулканизмге үлес қоспайды деп санайды. Плиталық гипотеза аясында төмендегі процестер мойындалады, олардың барлығы жер бетіндегі вулканизмге ықпал етуі мүмкін: Метаиттік соққыдан туындаған вулканизм жеткілікті зерттелмеген және құрлықтағы вулканизмнің жеке себептік санатын құрайды.

[[File:CourtHotspots. png|thumb|upright=1.4|An example of plume locations suggested by one recent group. Figure from Foulger (2010). These extremely rapid, large scale eruptions of basaltic magmas have periodically formed continental flood basalt provinces on land and oceanic plateaus in the ocean basins, such as the Deccan Traps, the Siberian Traps the Karoo Ferrar flood basalts of Gondwana, and the largest known continental flood basalt, the Central Atlantic magmatic province (CAMP). Many continental flood basalt events coincide with continental rifting. This is consistent with a system that tends toward equilibrium: as matter rises in a mantle plume, other material is drawn down into the mantle, causing rifting. The plate hypothesis suggests that "anomalous" volcanism results from lithospheric extension that permits melt to rise passively from the asthenosphere beneath. It is thus the conceptual inverse of the plume hypothesis because the plate hypothesis attributes volcanism to shallow, near surface processes associated with plate tectonics, rather than active processes arising at the core mantle boundary. Lithospheric extension is attributed to processes related to plate tectonics. These processes are well understood at mid ocean ridges, where most of Earth's volcanism occurs. It is less commonly recognised that the plates themselves deform internally, and can permit volcanism in those regions where the deformation is extensional. Well known examples are the Basin and Range Province in the western USA, the East African Rift valley, and the Rhine Graben. Under this hypothesis, variable volumes of magma are attributed to variations in chemical composition (large volumes of volcanism corresponding to more easily molten mantle material) rather than to temperature differences. While not denying the presence of deep mantle convection and upwelling in general, the plate hypothesis holds that these processes do not result in mantle plumes, in the sense of columnar vertical features that span most of the Earth's mantle, transport large amounts of heat, and contribute to surface volcanism. Under the umbrella of the plate hypothesis, the following sub processes, all of which can contribute to permitting surface volcanism, are recognised: Impact induced volcanism has not been adequately studied and comprises a separate causal category of terrestrial volcanism with implications for the study of hotspots and plate tectonics.

Гипотезаларды салыстыру

1997 жылы сейсмикалық томографияны пайдалану арқылы, жер бетінен ядро-мантия шекарасына дейін тереңге еніп жатқан тектоникалық плиталарды бейнелеу мүмкін болды. Гавайи ыстық нүктесі үшін ұзақ толқынды сейсмикалық дене толқындарының дифракциялық томографиясы 1971 жылы болжалғандай, мантиялық қаусырақтың (плюм) себепкер екенін көрсетті. Йеллоустоун ыстық нүктесі үшін сейсмологиялық деректер 2011 жылдан бастап қаусырақ (плюм) моделін қолдай бастады, Джеймс және авторлар тоғысында, "біз Йеллоустоун ыстық нүктесінің пайда болуына төменгі мантиялық қаусырақтың (плюм) себеп екенін жақтаймыз" делінген. Earthscope бағдарламасы арқылы алынған деректер, ол АҚШ-тың құрлық аймағында жоғары ажыратымды сейсмикалық деректерді жинауға бағытталған, Йеллоустоун астындағы қаусырақтың (плюм) қабылдануын үдетті. Осылайша, кемінде осы екі терең мантиялық қаусырақтың (плюм) ядро-мантия шекарасынан көтерілетініне сенімді дәлелдер бар болғанымен, басқа гипотезаларды жоққа шығаруды растау үшін басқа ыстық нүктелер үшін де ұқсас томографиялық деректер қажет болуы мүмкін.