В геодинамике расслоение означает потерю и погружение (затопление) части самой нижней литосферы от тектонической плиты, к которой она была прикреплена.
Внешняя часть Земли разделена на верхний, литосферный слой и нижний, астеносферный слой. Литосферный слой состоит из двух частей: верхней, коровой литосферы и нижней, мантийной литосферы. Коровая литосфера находится в нестабильном механическом равновесии , поскольку лежащая под ней мантийная литосфера имеет большую плотность , чем астеносфера под ней. [1] Разницу в плотностях можно объяснить тепловым расширением/сжатием, составом и фазовыми изменениями. [2] Отрицательная плавучесть нижней континентальной коры и мантийной литосферы приводит к расслоению. [3]
Деламинация происходит, когда нижняя континентальная кора и мантийная литосфера отрываются от верхней континентальной коры. Для того, чтобы произошло деламинация, необходимо выполнить два условия:
Метаморфический переход от мафических гранулитовых фаций к более плотным эклогитовым фациям в нижней части коры является основным механизмом, ответственным за создание отрицательной плавучести нижней литосферы. [3] Нижняя кора претерпевает инверсию плотности, заставляя ее отрываться от верхней коры и погружаться в мантию. [4] Инверсии плотности чаще происходят там, где есть высокие температуры мантии. Это ограничивает это явление дуговыми средами, вулканическими рифтовыми окраинами и континентальными областями, подвергающимися растяжению. [4]
Астеносфера поднимается до тех пор, пока не вступит в контакт с основанием нижней коры, в результате чего нижняя кора и литосферная мантия начинают отслаиваться. Оползание, растрескивание или эрозия плюма облегчают внедрение нижележащей астеносферы. [1] Потенциальная энергия, которая приводит к расслоению, высвобождается, когда горячая астеносфера с низкой плотностью поднимается и заменяет холодную литосферу с более высокой плотностью. [2] Разделение самой нижней коры и литосферной мантии контролируется эффективной вязкостью верхней континентальной коры. Эти процессы часто происходят в условиях рифтинга , эрозии плюма , столкновения континентов или там, где есть конвективная нестабильность. [1]
Конвективные нестабильности способствуют расслоению. Конвекция может просто отслаивать нижнюю кору или, в другом сценарии, создается неустойчивость Рэлея-Тейлора . Из-за нестабильности в локальной области основание литосферы распадается на нисходящие капли, питаемые расширяющейся областью истончающейся литосферы. Пространство, оставленное отходящей литосферой, заполняется поднимающейся астеносферой. [5]
По мере продолжения деламинации все больше астеносферы поднимается, чтобы заменить нижнюю литосферу, которая погружается. Этот процесс вызывает три различных изменения, которые могут повлиять на процесс деламинации. [1]
Если преобладает замерзание астеносферы (2), то система устойчива, однако если преобладает оседание, а следовательно, и отделение нижней литосферы (3), то система неустойчива. Процессы (2) и (3) конкурируют друг с другом. [1]
Деламинация литосферы имеет два основных геологических эффекта. Во-первых, поскольку большая часть плотного материала удаляется, оставшаяся часть коры и литосферы подвергается быстрому подъему , образуя горные хребты. Во-вторых, поток горячего мантийного материала сталкивается с основанием тонкой литосферы и часто приводит к плавлению и новой фазе вулканизма . Таким образом, деламинация может объяснять некоторые вулканические регионы, которые в прошлом приписывались мантийным плюмам . [6]
Деламинация наблюдается в зонах конвергенции, особенно там, где происходят столкновения континентов. Например, деламинация наблюдается на Тибетском нагорье , которое образовалось в результате столкновения Индии с Азией. Наблюдения, которые подтверждают деламинацию, включают внезапный мафический вулканизм и ускорение подъема, происходящие 14–11 млн лет назад. [3]
Области расширения также связаны с расслоением. Отрицательная плавучесть нижней литосферы приводит к расслоению как в условиях столкновения, так и растяжения. Во время обрушения горного пояса толстые корни земной коры под тем, что раньше было горой, исчезают. Процессы, лежащие в основе этого исчезновения, неясны. Гранитные плутоны, образованные сильными тепловыми импульсами, связаны с исчезновением толстых корней земной коры. Расслоение является вероятным источником тепловых импульсов. [3]
Тектоническое развитие обрушившихся горных поясов является предметом интенсивных споров. Некоторые утверждают, что расслоение вызывает второй подъем вместе с утолщением земной коры, нагреванием и вулканизмом. Другие утверждают, что расслоение вызывает обрушение и истончение земной коры. Некоторые исследователи постулируют, что Сьерра-Невада (Калифорния) , провинция Бассейнов и Хребтов и плато Колорадо на западе США являются примерами этого. [3]
Один из примеров эффектов расслоения литосферы наблюдается в Сьерра-Неваде (США)², провинции Бассейна и Хребта и плато Колорадо на западе США. [3] Во время расширения земной коры в провинции Бассейна и Хребта 10 миллионов лет назад подъем астеносферы истончил литосферу. Нагрев, вызванный подъемом более теплой астеносферы, создал зону пониженной вязкости земной коры, и расслоение произошло на флангах Бассейна и Хребта. Подъем горного хребта Сьерра-Невада в Калифорнии и плато Колорадо произошел на флангах в результате потери высокой плотности нижней литосферы. Ксенолиты эклогита , обнаруженные в коре в этом регионе, подтверждают метаморфическое фазовое изменение, связанное с инверсией плотности в нижней коре. [3] Возможно, что Сьерра-Невада (США) является единственным местом на Земле, где плотный материал в настоящее время удаляется из коры. [4]