Comparison of the images of hot spots and mantle plumes of various types in the lithospheric magnetic anomalies field

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The spatial distribution of the lithospheric magnetic anomalies Maps of the spatial distribution of the lithospheric magnetic anomaly field for three hot spot areas: Hawaii, Afar and Iceland were analyzed in order to solve the interdisciplinary problem of the hot spots and mantle plumes impact on the lithosphere. To construct the plume and hot spot magnetic images the experimental data of the CHAMP satellite was used which were obtained in the last year of its operation, 2010, at a minimum level of 280-260 km. The database of the anomalous magnetic field parameters has been supplemented for areas where materials on these hot spots were already available, and new data has been obtained for the part of the Pacific Ocean where the Hawaiian hotspot is located. Maps of lithospheric magnetic anomalies have been constructed for the central Pacific Ocean, the East African rift zone and the North Atlantic. It is shown that magnetic images of the various types of hotspots: oceanic Hawaiian, continental Ethiopian and island Icelandic appear themselves in different ways, which reflect the consequences of tectonic processes that took place earlier and are currently developing in the territories under consideration. It is shown that the use of satellite observations of the lithospheric magnetic field in areas with mantle plume activity when being combined with other geological and geophysical regional data could add considerable information to the overall picture of the tectonic processes study.

About the authors

L. M. Abramova

Geoelectromagnetic Research Centre, Shmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: labramova@igemi.troitsk.ru
Moscow, Troitsk, Russia

D. Yu. Abramova

Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere, and Radio Wave Propagation, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: labramova@igemi.troitsk.ru
Moscow, Troitsk, Russia

References

  1. Abramova D.Yu., Abramova L.M. Lithospheric magnetic anomalies in the territory of Siberia (from measurements by the CHAMP satellite) // Russian Geology and Geophysics. 2014. V. 55. № 7. P. 854–863. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2014.06.005
  2. Abramova D.Yu., Abramova L.M., Filippov S.V. Korreliatsiya litosfernih magnitnih anomaliy i tektonicheskih struktur v norvezhsko-grenlandskoy chasti Arktiki [Correlation of the lithospheric magnetic anomalies and tectonic structures of the Norway-Greenland part of the Arctic] // Geodinamika i tektonofizika. 2018. V. 9. № 4. P. 1163–1172. https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-4-0388 (In Russian).
  3. Abramova D.Yu., Filippov S.V, Abramova L.M. Possible Use of Satellite Geomagnetic Observations in Geological and Tectonic Studies of Lithosphere Structure // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2020. V. 56. № 12. Р. 1695–1704. https://doi.org/10.1134/S0001433820120324
  4. Abramova L.M., Varentsov I.M., Abramova D.Yu. Image of Mantle Plume Processes in the Satellite Magnetic Field over Africa // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2023. V. 59. № 9. Р. 1045–1054. https://doi.org/10.1134/S0001433823090025
  5. Allen R., Nolet G., Morgan W., Vogfjord K., Nettles M., Ekstrom G., Bergsson B., Erlendsson P., Foulger G., Jakobsdóttir S., Julian B., Pritchard M., Ragnarsson S., Stefánsson R. Plume driven plumbing and crustal formation in Iceland // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. № B8. P. ESE 4-1-ESE 4-19. https://doi.org/10.1029/2001JB000584
  6. Bastow I., Nyblade A., Stuar G., Rooney T., Benoit M. Upper mantle seismic structure beneath the Ethiopian hot spot: Rifting at the edge of the African low-velocity anomaly // Geochem. Geophys. Geosyst. 2008. V. 9. № 12. 10.1029/2008GC002107' target='_blank'>https://doi: 10.1029/2008GC002107
  7. Benoit M., Nyblade A., VanDecar J. Uppermantle P-wave speed variations beneath Ethiopia and the origin of the Afar hotspot // Geology. 2006. V. 34. P. 329–332. https://doi.org/10.1130/G22281.1
  8. Bijwaard H., Spakman W. Tomographic evidence for a whole-mantle plume below Iceland // Earth Planet. Sci. Lett. 1999. V. 166. P. 121‒126. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(99)00004-7
  9. Darbyshire F., White R., Priestley K. Structure of the crust and uppermost mantle of Iceland from a combined seismic and gravity study // Earth Planet. Sci. Lett. 2000. 181. P. 409–428. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(00)00206-5
  10. Davies G.F. Ocean bathymetry and mantle convection: 1. Large-scale flow and hotspots // J. Geophys. Res. 1988. V. 93. P. 10467–10480. https://doi.org/10.1029/JB093iB09p10467
  11. Dobretsov N.L. Geologicheskie sledstviya termohimicheskoy modeli plyumov [Geological implications of the thermochemical plume model] // Russian Geology and Geophysics. 2008. V. 49. № 7. P. 587–604. (In Russian).
  12. Forte A., Qu´er´e S., Moucha R., Simmons N., Grand S., Mitrovica J., Rowley D. Joint seismic-geodynamic-mineral physical modeling of African geodynamics: a reconciliation of deep-mantle convection with surface geophysical constraints // Earth Planet. Sci. Lett. 2010. V. 295. P. 329‒341. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2010.03.017
  13. Fouch M., James D., Van Decar J., Van der Lee S., and the Kaapvaal Seismic Group. Mantle seismic structure beneath the Kaapvaal and Zimbabwe cratons // South Afr. J. Geol. 2004. V. 107. P. 33‒44. https://doi.org/10.2113/107.1-2.33
  14. Foulger G., Anderson D. A cool model for the Iceland hotspot // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2005. V. 141. P. 1‒22. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2004.10.007
  15. Golovkov V.P., Zvereva T.I., Chernova T.A. Metod sozdaniya prostranstvenno-vremennoy modeli glavnogo magnitnogo polya putem sovmestnogo ispol’zovaniya metodov sfericheskogo garmonicheskogo analiza i yestestvennyh ortogonal’nyh komponent [Method of creating a space-time model of the main magnetic field by using the methods of spherical harmonic analysis and natural orthogonal components] // Geomagnetism and Aeronomy. 2007. V. 47. № 2. P. 272‒278. (In Russian).
  16. Hansen S., Nyblade A., Benoit M. Mantle structure beneath Africa and Arabia from adaptively parameterized P-wave tomography: Implications for the origin of Cenozoic Afro-Arabian tectonism // Earth Planet. Sci. Lett. 2012. V. 319–320. P. 23–34. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2011.12.023
  17. Hansen S., Nyblade A. The deep seismic structure of the Ethiopia/Afar hotspot and the African superplume // Geophys. J. Int. 2013. V. 194. P. 118–124. https://doi.org/10.1093/gji/ggt116
  18. Hjartarson Á., Erlendsson Ö., Blischke A. The Greenland–Iceland–Faroe Ridge Complex. In: G. Péron-Pinvidic, J.R. Hopper, T. Funck, M.S. Stoker, C. Gaina, J.C. Doornenbal, U.E. Árting (Eds.) The NE Atlantic Region: a reappraisal of crustal structure, tectonostratigraphy and magmatic evolution / Geological Society. London. Special Publications. 2017. V. 447. P. 127–148. https://doi.org/10.1144/SP447.14
  19. Jakovlev A., Bushenkova N., Koulakov I., Dobretsov N. Struktura verhnei mantii Arkticheskogo regiona po dannym regional’noi seismotomografyi [Structure of the upper mantle in the Circum - Arctic region from regional seismic tomography] // Russian Geology and Geophysics. 2012. V. 53. P. 1261‒1272. (In Russian).
  20. Lei J., Zhao D. A new insight into the Hawaiian plume // Earth and Planetary Sci. Lett. 2006. V. 241. P. 438‒453. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2005.11.038
  21. Li X., Kind R., Priestley K., Sobolev S., Tilmann F. Mapping the Hawaiian0 plume conduit with converted seismic waves // Nature. 2000. V. 405. P. 938–941. https://doi.org/10.1038/35016054
  22. Loper D.E. Mantle plumes // Tectonophysics. 1991. V. 187. P. 373‒384. https://doi.org/10.1016/0040-1951(91)90476-9
  23. Maruyama Sh. Plume tectonics // Geol. Soc. Japan. 1994. V. 100. (1). P. 24‒34. https://doi.org/10.5575/geosoc.100.24
  24. Montelli R., Nolet G., Dahlen F.A., Masters G. A catalogue of deep mantle plumes: New results from finite-frequency tomography // Geochem. Geophys. Geosyst. 2006. V. 7. Q11007. 10.1029/2006GC001248' target='_blank'>https://doi: 10.1029/2006GC001248
  25. Morgan W. Convection plumes in the lower mantle // Nature. 1971. V. 230. P. 42–43. https://doi.org/10.1038/230042a0
  26. Nataf H. Seismic imaging of mantle plumes // Ann. Rev. Earth Planet. Sci. 2000. V. 28. P. 391–417. https://doi.org/10.1146/annurev.earth.28.1.391
  27. Pirajno F. Ore deposits and mantle plumes. Kluwer Academic Publishers, 2004. 556 p. https://doi.org/10.1007/978-94-017-2502-6
  28. Reigber C., Lühr H., Schwintzer P. CHAMP mission status // Advances in Space Research. 2002. V. 30. № 2. P. 129–134. https://doi.org/10.1016/S0273-1177(02)00276-4
  29. Rickers F., Fichtner A., Trampert J. The Iceland–Jan Mayen plume system and its impaction mantle dynamics in the North Atlantic region: Evidence from full-waveform inversion // Earth and Planet. Sci. Lett. 2013. V. 367. P. 39–51. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2013.02.022
  30. Ritsema J., Allen R. The elusive mantle plume // Earth Planet. Sci. Lett. 2003. V. 207. P. 1‒12. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(02)01093-2
  31. Ritsema J., van Heijst H., Woodhouse J. Complex shear wave velocity structure beneath Africa and Iceland // Science. 1999. V. 286. P. 1925‒1928. https://doi.org/10.1126/science.286.5446.1925
  32. Simmons N., Forte A., Grand S. Thermochemical structure and dynamics of the African superplume // Geophys. Res. Lett. 2007. V. 34. 10.1029/2006GL028009' target='_blank'>https://doi: 10.1029/2006GL028009
  33. Sleep N.H. Hotspots and mantle plumes: some phenomenology // J. Geophys. Res. 1990. V. 95. P. 6715–6736. https://doi.org/10.1029/JB095iB05p06715
  34. Wessel P., Smit W.H.F. The generic mapping tools /Technical reference and cookbook version 4.2. 2007. https://doi.org/10.1029/98EO00426
  35. Wilson J. A possible origin of the Hawaiian icelands // Canadian Journal of Physics. 1963. V. 41. P. 863–870. https://doi.org/10.1139/p63-094
  36. Wolfe C.J., Bjarnason I.T., Van Decar J.C., Solomon S.C. Seismic structure of the Iceland mantle plume // Nature. 1997. 385. P. 245‒247. https://doi.org/10.1038/385245a0
  37. Wolfe C., Solomon S., Silver P., Van Decar J., Russo R. Inversion of body-wave delay times for mantle structure beneath the Hawaiian islands: results from the PELENET experiment // Earth and Planet. Sci. Lett. 2002. V. 198. P. 129–145. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(02)00493-4

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».