地球物理的証拠:
* 地震断層撮影: この手法は、地震の地震波を使用して、地球の内部の構造をマッピングします。マントル内の大きな低速度ゾーン(LVZ)を明らかにしました。これは、より熱く、密度の低い材料の領域として解釈されます。これらのLVZは、多くの場合、コアマントルの境界から表面まで伸びており、マントルプルームの予測された経路と一致しています。
* 重力異常: マントルプルームは、周囲のマントルよりも密度が低いと予想され、負の重力異常が生じます。これはいくつかのホットスポットで観察されており、上昇するプルームの存在と一致しています。
* Geoid Heights: ジオイドは等しい重力潜在力の表面であり、地球の内部の密度の変動の影響を受けます。上昇したジオイドの高さは、マントルプルームに関連する可能性があり、大きな質量異常を示しています。
地質学的証拠:
* ホットスポット: これらは、プレートの境界から遠く離れた場所にあり、マントルプルームによって燃料を供給されると考えられている火山地域です。ホットスポットは次のように特徴付けられます。
* 広範囲の洪水玄武岩: インドのデカントラップや米国のコロンビア川玄武岩で見られるように、玄武岩質溶岩の広大な支出。
* 火山チェーン: ハワイと帝国の船長チェーンのように、構造プレートが静止したプルーム上で移動するときに形成される火山のチェーン。
* 海洋高原: マントルプルームに関連する広範な火山活動によって形成される可能性のある海洋床の大きくて高い地域。
* 海洋諸島: 多くの海洋島は、マントルプルームに関連する火山活動によって形成されると考えられています。
* キンバーライトパイプ: これらは、マントルから表面に深く座った岩をもたらす火山の通気口です。キンバーライトはしばしばマントルプルームに関連付けられており、マントルに直接窓を提供します。
地球化学的証拠:
* 同位体比: 火山岩の化学組成は、マグマの起源を追跡するために使用できます。ホットスポットから噴出した岩石は、ミッドオーシャンリッジや沈み込み帯で噴出した岩と比較して、しばしば明確な同位体比を持っています。
* トレース要素シグネチャ: ヘリウムやストロンチウムなどのトレース要素を使用して、マグマの源を識別することもできます。ホットスポット火山には、多くの場合、深いマントル起源と一致する特定のトレース要素シグネチャがあります。
課題と制限:
マントルプルームの証拠は増えていますが、課題と制限もあります。
* 直接観察: マントルプルームは地球の奥深くにあり、直接観察することは困難です。ほとんどの証拠は、間接的な観察と解釈からもたらされます。
* 代替説明: 以前は、ホットスポットなどのマントルプルームに起因するいくつかの現象は、沈み込み関連のマグマティズムや地殻の変形など、他のプロセスによっても説明できます。
* マントルの複雑さ: 地球のマントルは複雑なシステムであり、ホットスポットや他の火山現象の形成に寄与する複数の要因があるかもしれません。
結論:
決定的な証拠はありませんが、地球物理学的、地質学的、地質化学的研究からの組み合わせた証拠は、マントルプルームの存在を強く示唆しています。継続的な研究と技術の進歩は、地球のマントル内のこれらの謎めいた特徴の性質と役割をさらに理解するために重要です。