Одномерная, референтная модель Земли.

Проследим эволюцию одномерных референтных моделей Земли (1D моделей) от первой, наиболее значимой в истории сейсмологии одномерной модели – модели Джеффриса – Буллена, и до самых современных одномерных моделей. Развитие одномерных моделей шло итерационным путём, то есть каждая предшествующая модель служит твёрдым и надёжным фундаментом для посторения модели следующего поколения. Которая принимается научным сообществом в результате переоценки всего сейсмологического набора данных о землетрясениях, полученного ранее, а также после получении новых данных, с последующим уточнением самой одномерной модели Земли.
При томографических реконструкциях внутренней структуры Земли одномерные модели являются референтными моделями. Это значит, что неоднородные области внутри Земли предстают в форме отличий в большую или меньшую сторону значений скорости сейсмических волн относительно референтной модели Земли.

Особенности скоростных, одномерных моделей Земли.

Одномерная скоростная модель Земли – это кусочно непрерывная функция скорости Р или S волны, зависящей от глубины от поверхности Земли или радиуса исчисляемого от центра Земли к ее поверхности. Функция состоит из непрерывных частей, которые отделяются друг от друга разрывами и переходными зонами. Набор непрерывных и разрывных участков функции определяется детальностью проводимых исследований и применяемыми технологиями. Сейсмология изучает сейсмические волны во вполне определенном диапазоне частот. Это и определяет конструкцию функции, представляющей из себя Референтную модель Земли. На одномерной, скоростной модели выделяются следующие типы особенностей.
1. Непрерывные области, представляющие из себя области с постоянными значениями геофизического параметра. Это внешнее и внутренней ядро Земли для скорости поперечных волн и внутренне ядро для скорости продольных волн.
2. Относительно слабо градиентные зоны. Это внешнее ядро для скорости поперечных волн и Нижняя мантия для скоростей P и S волн.
3. Высоко градиентная зона и для продольных, и для поперечных волн – это переходная зона в низах Верхней мантии. Верхняя мантия над переходной зоной – это относительно высоко градиентная зона.
4. Разрывы функции – это границы, отделяющие Земную кору от Верхней мантии, переходную зону от Верхней и Нижней мантии, Нижнюю мантию от внешнего ядра и внешнее ядро от внутреннего ядра.
Указанные особенности были обнаружены в наблюдаемых геофизических данных.
5. Уменьшение скорости приводит к разрыву годографа рефрагированной волны, который часто совпадает с годографом первых вступлений. Разрыв виден на годографе первых вступлений как участок с пониженным значением кажущейся скорости.
6. Положительная градиентная зона в скоростном разрезе приводит к появлению петель на годографе рефрагированной.
7. Положительные скачки скорости приводят к излому годографа первых вступлений.

Модель Джеффриса – Буллена. Таблицы Херрина.

Хронологически, одной из наиболее ранних, современных моделей Земли является модель Джеффриса – Буллена [Jeffreys, H., and K.E. Bullen, 1940 ]. Эта модель послужила надежным фундаментом для всех самых современных моделей.

Jeffreys-Bullen 1-D Earth Model

В процессе накопления данных об объемных телесейсмических волнах, выявились регулярные отличия во временах вступления этих волн от теоретических времен, предсказываемых моделью Джеффриса – Буллена. В результате были уточнены годографы телесейсмических P и S волн, и, соответственно одномерная референтная модель Земли. А сами стандартные годографы Р и S волн получили название Стандартные годографы Херрина [Herrin, 1968]. Для работы с телесейсмическими объемными волнами эти годографы не утратили актуальности до сегодняшних дней. Годограф Херрина представляет из себя детальную таблицу численных значений производных годографов P и S объемных волн в диапазоне эпицентральных расстояний от 00 до 1000 , с шагом 0.50 , для очагов, расположенных на глубинах от 0 до 800 километров (0 км, 15 км, 40 км, 50 км, 75 км, 100 км, 125 км, 150 – 800 км с шагом 50 км.).

Модель PREM.

В 1981 году была опубликована одномерная референтная модель PREM (Preliminary Reference Earth Model) [Dziewonski, A. M., and D. L. Anderson, 1981]. Модель была разработана по заказу Международного Союза по Геодезии и Геофизике (International Union of Geodesy and Geophysics). Союз заказал сферически симметричную модель, которую можно было бы использовать в геодезических и геофизических исследованиях. Модель учитывает все достижения в измерениях и интерпретации свободных колебаний Земли на момент ее создания. Эта модель – еще одна попытка лучше понять и уточнить одномерную референтную модели Земли. Было привлечено большое количество новых данных по кинематическим и динамическим характеристикам объемных и поверхностных сейсмических волн. Для лучшего согласования данных было учтено неупругое рассеяние. Введение анизотропии скоростей (2-4%) в верхних 220 километрах Верхней мантии позволило получить согласованную с исходными данными одномерную референтную модель Земли без обязательного, как предполагалось ранее, слоя с пониженным значением скорости в верхней мантии Земли, то есть глобального волновода. Этот вывод, как нам представляется, был наиболее существенным с точки зрения понимания внутреннего устройства Земли в свете новой глобальной тектоники плит. В соответствии с базовыми гипотезами, лежащими в основе Тектоники плит, глобальные плиты плавали и перемещались на относительно размягченном субстрате, располагающемся в верхней части Верхней мантии Земли. Этот сферический слой и должен был проявить себя, как слой с пониженной скоростью. Но структурно – сейсмологические исследования Верхней мантии Земли не выявляли этого, предположительно повсеместно развитого волновода. Во многом, именно создание модель PREM было призвано объяснить причину подобного противоречия. Модель послужила эталоном для ряда трехмерных моделей Земли. Последующие измерения собственных частот Земли дают систематические расхождения с моделью PREM. Имеются и другие несогласия с вновь получаемыми данными. Например 220 километровая граница не нашла подтверждения при анализе отраженных волн [Shearer P.M., 1991].

Скоростная модель IASP91.

В 1991 году была представлена одномерная скоростная модель IASP91 [Kennett, B. L. N., E. R. Engdahl E. R., 1991]. Модель разрабатывалась в течение трех лет специальной подкомиссией по землетрясениям Ассоциации по Сейсмологии и Физике Земных Недр (IASPEI). Основная цель работ – создание новых глобальных таблиц годографов сейсмических фаз, которые обновят стандартный годограф Джеффриса – Буллена (1940) и модель PREM (1981).

IASP 91 Earth Reference Model

Скоростная модель SP6.

Результаты еще однй попытки обобщения данных с целью построения референтной модели Земли были представлены в 1993 году [Morelli, A., Dziewonski A. M., 1993]. Модель получила индекс SP6. Авторы модели SP6 следовали руководству, разработанному рабочей группой IASP91. Ими  были изучены годографы объемных волн для нескольких фаз сейсмических волн, наиболее часто приводимых в бюллетенях МСЦ и была предложена модель скоростей Р и S волн, соответствующая этим данным. А конкретно, данные по ~ 16000 хорошо записанных мелкофокусных землетрясений за 24 года (1964 – 1987 гг) были обращены в одномерную скоростную модель с учетом поправок за горизонтальную скоростную неоднородность. Используя полученную скоростную модель SP6, были рассчитаны обобщенные годографы P, PcP-P, PKPAB, PKPBC, PKIKP и S волн. Ограничения для скоростей в верхах внешнего ядра получены по данным SKS и SKKS-SKS [Hales A. L., Roberts J. L., 1970, 1971].
Для Верхней мантии результаты модели SP6 отличаются от модели IASP91 лишь немного более повышенным значением скоростей Р и S волн в диапазоне глубин между 410 и 660 километрами. В Нижней мантии было получено более низкое значение градиента скорости. Что совпадает с моделью PREM. В верхах внешнего ядра скорость Р-волн меньше, чем в PREM. Скачок скорости на границе внутреннего ядра уменьшен до 0.62 км/с. Новый радиус внутреннего ядра – 1215.00 км. Рассчитанные по модели SP6 годографы заметно отличаются от IASP91, хотя в целом менее чем на 1.0 секунду. Для SKS и SKKS различия больше.

Скоростная модель AK135

В 1995 году была представлена скоростная модель AK135 [Kennett, B. L. N., Engdahl, E. R., Buland R., 1995]. Эта модель обеспечила значительно лучшее приближение для большого количества сейсмических фаз, чем это было для моделей SP6 и IASP91.

AK135 PREM

Различия между моделью AK135 и моделями SP6 и IASP91 в целом незначительные, кроме границы Внутреннего ядра Земли. Для этой границы был уменьшен градиент скорости, что привело к достижению удовлетворительных результатов для дифференциала годографа РКР фазы. При построении таблиц AK135 использованы экспериментальные годографы от землетрясений, для которых были переопределено положение очагов с использованием таблиц IASP91. То есть, таблицы AK135 можно рассматривать как следующую итерацию (после IASP91) расчета теоретических годографов. Скоростная модель AK135, как и модель IASP91 радиально стратифицированная.

AK135 Rays TT-0km

Теоретические годографы Р – волн, расчитанные для модели AK135, очень близки к теоретическим годографам, рассчитанным для модели IASP91. Более значимы отличия для годографа S волн и в частности для фаз, проникших в ядро Земли.
Таблицы AK135 были использованы для систематического перерасчета положения очагов землетрясений [Engdahl, E.R.,van der Hilst, R., Buland, R., 1998] и последующего обновления каталога этих землетрясений.

Работы по уточнению одномерной референтной модели Земли.

Прогресс в развитии одномерных референтных моделей Земли достиг такого уровня, что встает актуальный вопрос о целесообразности дальнейшего уточнения единой для всей Земли референтной модели. В настоящее время ведутся работы по улучшению одномерной референтной модели Земли. И, прежде всего это касается наиболее значимых особенносте этой модели  таких, как:
граница 220: возможно ли, чтобы природа границы 220 была обусловлена анизотропией сейсмических скоростей, а не с изменением скорости с глубиной;
граница 410: местоположение границы 410 и насколько эта граница изменчива в пространстве;
граница 520: местоположение границы 520 и насколько эта граница изменчива. Является ли граница 520 повсеместной, глобальной;
граница 660. Местоположение границы 660 и насколько эта граница изменчива.
Очень актуальны вопросы:
1. Имеются ли глобальные границы в Нижней мантии.
2. Учет сферичности Земли при выборе ее осредненной структуры.
3. Степень детальности одномерной референтной модели Земли.
4. Учёт анизотропии сейсмических скоростей.
5. Совместное, согласованное использование данных по Р и S волнам.
6. Методология пересчета данных структурной сейсмологии в плотностную модель Земли.
7. Насколько допустимо использовать единую одномерную референтную модель Земли при реконструкции внутренней структуры Земли под континентами и океанами; под платформами и складчатыми областями и другими крупнейшими геотектоническими образованиями. Какую референтную модель использовать при реконструкции.
8. Как согласовывать томографические реконструкции, выполненные на базе региональных одномерных референтных моделей.

Литература.

Jeffreys, H., and K.E. Bullen, 1940. Seismological Tables. London: British Association for the Advancement of Science.
Herrin E. Seismological tables for P-phases // Bull. seism. soc. am. – 1968. – 60. – P. 461–489
Dziewonski, A. M., and D. L. Anderson, 1981. Preliminary reference Earth model, Phys. Earth Planet. Inter., 25, 297–356.
Shearer P.M., 1991. Constrains on Upper Mantle Discontinuities From Observation of Long-Period Reflected and Converted Phases. Journal of Geophysical Research, vol.96, No B11, p. 18,147 – 18,182, October 10, 1991.
Kennett, B. L. N., E. R. Engdahl E. R., 1991. Traveltimes for global earthquake location and phase identification. Geophysical Journal International 122, 429–465.
Morelli, A., Dziewonski A. M., 1993. Body-wave traveltimes and a spherically symmetric P- and S-wave velocity model. Geophysical Journal International 112, 178–184.
Hales, A. L., Roberts, J. L., 1970. The travel times of S and SKS. Bull. Seism. Soc. Am., v. 60, p. 461
Hales A. L., Roberts J. L., 1971. The velocities in the outer core. Bulletin of the Seismological Society of America; August 1971; v. 61; no. 4; p. 1051-1059
Kennett, B. L. N., Engdahl, E. R., Buland R., 1995. Constraints on seismic velocities in the Earth from traveltimes. Geophysical Journal International 122, 108–124.
Engdahl, E.R.,van der Hilst, R., Buland, R., 1998. Global teleseismic earthquake relocation with improved travel times and procedures for depth determination. Bull. Seismol. Soc. Am., v. 88, 722-743.

Сколько Плюмов в Нижней Мантии Земли?

Количество плюмов, которое может зародится в самых низах нижней мантии  (в пограничной с внешним ядром зоне) теоретически может быть предсказано [Zhong, 2005, 2006]. На основании большого количества вычислительных экспериментов с использованием чисел Рэлея, как для слоистой, так и химически однородной Земли, был получен ответ – 107 плюмов. Для подобных оценок цифра 107 подозрительно точная, но порядок она представляет.  В указанных выше работах было заявлено, что что можно ожидать ”десятки плюмов”, который значительно шире по своему диаметру в нижней мантии, чем верхней мантии.

Результаты глобальных томографических исследований показывают, что отображаемые в нижней мантии широкие плюмы, с радиусом не менее 300-400 км не имеют типичную “голова-хвост” форму. Наличие таких широких плюмов без “головы” указывает на то, что вязкость в мантии слабо зависит от температуры, и / или что вариации состава вещества нижней мантии замедляет рост плюма.
Зарождающиеся плюмы обнаружены под Восточными Соломонами, Коралловым морем  (рисунок) и, возможно, Южной Явой. Эти зарождающиеся плюмы обнаружены и на модели PRI-S05, и на модели PRI-P05.

Coral Sea Solomon Islands Tomo Vert

Рисунок. Трехмерный вид мантийных плюмов под горячей точками Каролинские острова (CR), Коралловое море (CS), Восточные Соломоны (SL) по данным томографии на P-волнах (слева) и S-волнах (справа). Площадь горизонтальных сечений 40° на 40°. Положение сечений выбрано так, чтобы в их центральной части располагались изучаемые плюмы. Пропорции вертикальной шкалы были преувеличена таким образом, чтобы избежать наложения изображений в сечениях.

Источники.

– Montelli, R., G. Nolet, F. A. Dahlen, and G. Masters (2006), A catalogue of deep mantle plumes: New results from finite-frequency tomography, Geochem. Geophys. Geosyst., 7, Q11007, doi:10.1029/2006GC001248.
– Zhong, S. (2005), Dynamics of thermal plumes in three-dimensional isoviscous thermal convection, Geophys. J. Int., 162, 289–300.
– Zhong, S. (2006), Constraints on thermochemical convection of the mantle from plume heat flux, plume excess temperature, and upper mantle temperature, J. Geophys. Res., 111, B04409, doi:10.1029/2005JB003972.

Плюмы в нижней мантии Земли.

Предполагаемая (теоретическая) форма мантийного плюма.

В мантии Земли вязкость уменьшается с ростом температуры. Лабораторные эксперименты с изолированными термальными плюмами в жидкости показали, что плюм имеет грибовидную форму. Большая сферическая головная часть плюма растет медленно, в то время, как наполнение горячим материалом через ствол более быстрое. При достижении головной части плюма поверхности, она уплощается и распространяется в горизонтальном направлении. До настоящего времени не имеется законченной геодинамической модели мантийного плюма. Но суммирую накопленные научные данные наметим некоторые особые черты плюма, которые могут найти отражение на сейсмическом изображении плюма (Рис. 1).

Схематический рисунок мантийного плюма

Рисунок 1. Схематический рисунок мантийного плюма [Nataf, 2000].

В головной части плюма находится обширная, грибовидная подушка полюмового материала, разлившегося под литосферой. Анализ поднятий горячих точек показывает, что подушка распространяется по латерали более, чем на 1000 км в диаметре, и она вытянута по направлению движения плиты [Davies 1988, Sleep 1990]. По петрологическим данным для Гавайского плюма максимальная температура на этих глубинах превышает “нормальную” мантийную примерно на 250К. Похожее превышение температуры предполагается для Исландии и нескольких других горячих точек [Schilling 1991]. Если пересчитать значение температурной аномалии, равной 250К, в вариации скорости Р-волн и S-волн, используя температурную производную [Nataf & Ricard 1996], то получим значения -2.25% и –2.75%, соответственно.
Плавление имеет место до глубин примерно 120 км [Watson & McKenzie 1991]. Радиальное распределение температуры в плюме близко к Гауссову.

Плюм пересекает две главные сейсмические границы, расположенные на глубине 410 км и 660 км. Эти границы обусловлены фазовыми переходами мантийных минералов. Условия (наклон, градиент Клапейрона) должны быть такими, что 410-км граница должна вмяться в плюм (опуститься вниз), а 660-км граница приподняться. В результате чего будет наблюдаться утончение переходной зоны (в данном случае слоя, располагающегося между двумя этими границами). Разлив вещества должен произойти под 660-км границей (линия, обозначенная точками на рис. 1).
В нижней мантии вязкость примерно в 30 раз выше, чем в верхней мантии, поэтому диаметр плюма должен быть больше, возможно 500 км и более [Albers & Christensen 1996].

На схеме (рис. 1) показано, что плюм коренится в термальном пограничном слое выше границы ядро – мантия. При пересечении этой границы температура возрастает более чем на 1000К [Boehler 1993]. Температура плюма превышает более чем на 600К температуру нижней мантии [Albers & Christensen 1996, Farnetani 1997].

Реальная форма плюма по томографическим  данным.

Сопоставление глобальных, томографических моделей, построенных по данным P-волн (PRI-P04, PRI-P05 ) и S-волн (PRI-S05) показало их хорошую согласованность. На моделях показано устройство мантиии Земли в целом, особенно Нижней мантии. Хорошее согласие между моделями позволяет более надёжно интерпретировать некоторые из вторичных признаков плюмов в Нижней мантии Земли.
Ни один из плюмов, выявленных на глобальных томографических моделях не имеет хрестоматийный вид типа ”голова-хвост (“head-tail”)”, как предполагалось ранее [Olson and Singer, 1985; Campbell and Griffiths, 1990].

Трехмерный вид мантийных плюмов под горячей точкой Галапагосские острова (GL) по данным томографии на P-волнах (слева) и S-волнах (справа).

Рисунок 2. Трехмерный вид мантийных плюмов под горячей точкой Галапагосские острова (GL) по данным томографии на P-волнах (слева) и S-волнах (справа).  a) Площадь горизонтальных сечений 40° на 40°. Положение сечений выбрано так, чтобы в их центральной части располагались изучаемые плюмы. Пропорции вертикальной шкалы были преувеличена таким образом, чтобы избежать наложения изображений в сечениях.
b) Горизонтальные сечения трехмерных мантийных плюмов по данным томографии на S-волнах под горячей точкой Галапагосские острова (GL).

Если каплевидная аномалия, отображаемая под горячей точкой Чатем (Chatham) – Галапагосские острова и является “головой” плюма, то, во-первых, его форма далека от грибовидной формы головной части теоретического плюма, и, во-вторых, под головной частью плюма на томографических моделях не обнаруживается хвост.

Coral Sea Solomon Islands Tomo Vert

Рисунок 3. Трехмерный вид мантийных плюмов под горячей точками Каролинские острова (CR), Коралловое море (CS), Восточные Соломоны (SL) по данным томографии на P-волнах (слева) и S-волнах (справа). Площадь горизонтальных сечений 40° на 40°. Положение сечений выбрано так, чтобы в их центральной части располагались изучаемые плюмы. Пропорции вертикальной шкалы были преувеличена таким образом, чтобы избежать наложения изображений в сечениях.

Отсутствие четко выраженных головных частей плюмов особенно заметно для зарождающихся плюмов, не достигших Земной поверхности. Подобные плюмы наблюдаются под Коралловым морем, к востоку от Соломоновых островов и в районе Южной Явы (Java).

Cocos, Keeling, South Java

Рисунок 4. Трехмерный вид мантийных плюмов под горячими точками Кокосовые (Килинг) (CK), Юг Островов Ява (SJ) по данным томографии на P-волнах (слева) и S-волнах (справа). Площадь горизонтальных сечений 40° на 40°. Положение сечений выбрано так, чтобы в их центральной части располагались изучаемые плюмы. Пропорции вертикальной шкалы были преувеличена таким образом, чтобы избежать наложения изображений в сечениях.

Несмотря на слабое разрешения, достигнутое при визуализации этих плюмов, считается маловероятным, что это все артефакты, так как они проявляются одновременно и на модели PRI-P05, и на модели PRI-S05.

О возможности визаулизации головной части плюма в нижней мантии.

Учитывая минимально возможную для обнаружения ширину хвостовых частей плюмов – 300 км, а также величину отношения размеров головных частей плюмов к хвостовым частям (это отношение определяется в лабораторных экспериментах и при численном моделировании), можно утверждать, что диаметр головной части плюма, если она у плюма существует, будет достигать 1000 км или даже более.

Исходя из предполагаемого размера головной части плюма (>1000 км), если она имеется, становится очевидны, что она должна быть выявлена с помощью современной томографии.

Если ”хвосты” плюмов, диаметром порядка 300 км выявляются, точности современных томографических методов вполне достаточно для уверенного выделения “головы” плюма. Поэтому, указанные обстоятельства позволяют утверждать, что если на томографической модели головная часть у плюма не обнаружена, то она у плюма отсутствует. На современных томограммах нижней мантии Земли  не обнаружено четких головных частей плюмов.

Для обсуждения наличия головных частей плюмов в верхней мантии не достаточно лишь телесейсмических данных. Необходимо привлечь результаты исследования поверхностных волн и местных, локальных сейсмических групп.

Головной части у плюма может и не быть!

Дальнейшие исследования показали, что головная часть зарождающегося плюма не является его обязательным атрибутом. Если наблюдается отсутствие головной части у зарождающегося плюма, то это обстоятельство может иметь важные геодинамические следствия.
Лабораторные и численные эксперименты показали, что плюмы имеющие значительных размеров головную часть с относительно тонким хвостом (шаровые – balloon или пещерные – cavity плюмы), должны быть гораздо менее вязкими, чем вмещающая их среда [Whitehead and Luther, 1975; Olson and Singer, 1985; Griffiths, 1986; Griffiths and Campbell, 1990; Kellogg and King, 1997].

Диапироподобные плюмы.

Диапироподобные плюмы возможны, при приблизительно равной вязкости плюма и окружающей среды [Olson and Singer, 1985; Kellogg and King, 1997], а то и при значительно большей вязкости плюма по сравнению с окружающей средой [Olson and Singer, 1985; Davaille et al., 2003; Korenaga, 2005].
Внедрение диапироподобного плюма возможно, если вязкость среды, куда внедряется плюм (эту среду в лабораторных исследованиях представляют как несжимаемую жидкость) постоянная или слабо зависящая от температуры [Kellogg and King, 1997].
В процессе своего роста, диапировые плюмы могут создать грибовидную шапку на своей вершине, размер которой относительно невелик по сравнению с размером хвостовой части [Griffiths, 1986; Kellogg and King, 1997].
Альтернативное объяснение небольшого размера головной часть диапировых плюмов заключается в том, что эти плюмы формируют головную часть на гораздо более поздней стадии своей жизни, а не непосредственно вблизи источника своего зарождения – пограничного слоя между нижней мантией и ядром Земли [Olson and Singer, 1985; Davaille et al., 2003].

Головная и хвостова части плюма.

Голова плюма, по современным представления, обеспечивает формирование базальтовых покровов (но существуют и другие, альтернативные объяснения формирования базальтовых формаций [King and Anderson, 1995]). Хвосты же плюмов, по современным представлениям, обеспечивают порождение характерных, линейных цепочек вулканов, связанных с горячий точкой.
В 2006 году была сделана попытка объяснить возникновение базальтовых покровов без привлечения головных частей плюмов [Nolet et al. 2006b], а с привлечением для объяснения лишь увеличения скорости роста плюма на начальной стадии его жизни. Зарождающийся плюм являясь химически более плавучим, давит и проникает в верхние, менее плотные слои литосферы, являясь при этом источником более богатого железом магматического вещества. 
Наблюдения показывают, что при наличии повышенной вязкости у плюма не развивается головная часть грибовидной формы

Широкие плюмы и перемещение тепла и вещества в мантии.

Широкие, полностью лишенные головной части плюмы наблюдались в процессе численного моделирования, если при расчётах учитывать давление, зависящее от расширения [Thomson and Tackley, 1998], или изменчивость композиционной плавучести [Farnetani and Samuel, 2005].
Большие радиусы мантийных плюмов имеют важное значение для геодинамики Земли. Чем больше радиус плюма, тем более значительна его роль в массообмене между верхней и нижней мантией. Даже небольшие скорости восходящего потока таких плюмов приводит к существенному потоку адвективного тепла.
Фактически, для того, чтобы продуцировать реальный массо- и теплоперенос, рост плюма должен быть замедлен либо за счёт повышенной вязкости, либо за счет существующей химической аномалии, обусловленной содержанием тяжелого элемента, такого как железо, либо за счет совместного влияния обеих факторов [Nolet et al., 2006a].

Источники.

– Campbell, I. H., and R. W. Griffiths (1990), Implications of mantle plumes structure for the evolution of flood basalts, Earth Planet. Sci. Lett., 99, 79–93.
– Davaille, A., M. L. Bars, and C. Carbonne (2003), Thermal convection in a heterogeneous mantle, C. R. Geosci., 355, 141–156.
– Davies G.F. (1988) Ocean bathymetry and mantle convection: 1. large-scale flow and hotspots, J. Geophys. Res. v. 93, p. 10467-10480.

– Farnetani, C. G., and H. Samuel (2005), Beyond the thermal plume paradigm, Geophys. Res. Lett., 32, L07311, doi:10.1029/2005GL022360.
– Griffiths, R. W. (1986), Thermals in extremely viscous fluids, including the effects of temperature-dependent viscosity, J. Fluid Mech., 186, 115–138.
– Griffiths, R. W., and I. H. Campbell (1990), Stirring and structure in mantle starting plumes, Earth Planet. Sci. Lett., 99, 66–78.
– Kellogg, L. H., and S. D. King (1997), The effect of temperature dependent viscosity on the structure of new plumes in the mantle: Results of a finite element model in a spherical, axisymmetric shell, Earth Planet. Sci. Lett., 148, 13–26.
– King, S. D., and D. L. Anderson (1995), An alternative mechanism of flood basalt formation, Earth Planet. Sci. Lett., 136, 269–279.
– Korenaga, J. (2005), First mantle plumes and the nature of the core-mantle boundary region, Earth Planet. Sci. Lett., 232, 29–37.
– Montelli, R., G. Nolet, F. A. Dahlen, and G. Masters (2006), A catalogue of deep mantle plumes: New results from finite-frequency tomography, Geochem. Geophys. Geosyst., 7, Q11007, doi:10.1029/2006GC001248.
– Nataf H.-C.Seismic imaging of mantle plumes.Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2000. v. 28, p. 391–417

– Nataf, H.-C., and Y. Ricard, (1996) 3SMAC: an a priori tomographic model of the upper mantle based on geophysical modeling, Phys. Earth Planet. Inter., 95, 101 – 122, 1996.
– Nolet, G., R. Allen, and D. Zhao (2006a), Mantle plume tomography, Chemical Geology 241 (2007) 248–263.
– Nolet, G., S.-I. Karato, and R. Montelli (2006b), Plume fluxes from seismic tomography, Earth Planet. Sci. Lett., 248, 685–699.
– Olson, P., and H. Singer (1985), Creeping plumes, J. Fluid Mech., 158, 511–531.
– Schilling J.G. 1991. Fluxes and excess temperatures of mantle plumes inferred from their interaction with migrating mid-ocean ridges. Nature 352:397–403

– Sleep N.H. 1990. Hotspots and mantle plumes:some phenomenology. J. Geophys. Res. 95:6715–36

– Thomson, P. F., and P. J. Tackley (1998), Generation of megaplumes from the core-mantle boundary in a compressible mantle with temperature-dependent viscosity, Geophys. Res. Lett., 25, 1999–2002.

– Watson S, McKenzie D.P. 1991. Melt generation by plumes: a study of Hawaiian mechanism. J. Petrol. 32:501–37
– Whitehead, J. A., and D. S. Luther (1975), Dynamics of laboratory diapir and plume models, J. Geophys. Res., 80, 705–717.