stringtranslate.com

Континентальная дуга

Континентальная дуга — это тип вулканической дуги, возникающей как топографически высокая область в форме «дуги» вдоль континентальной окраины . Континентальная дуга формируется на активной континентальной окраине, где встречаются две тектонические плиты , и где одна плита имеет континентальную кору , а другая — океаническую вдоль линии конвергенции плит, и развивается зона субдукции . Магматизм и петрогенезис континентальной коры сложны: по сути, континентальные дуги отражают смесь материалов океанической коры, мантийного клина и материалов континентальной коры.

Источник

Схематическая диаграмма образования континентальной дуги.

При столкновении двух тектонических плит относительно более плотная океаническая кора будет субдуцирована под относительно более легкую континентальную кору . Из-за процесса субдукции относительно более холодная океаническая кора вместе с водой субдуцируется в астеносферу , где давление и температура намного выше, чем на поверхности Земли. В таких условиях нисходящая плита выделяет летучие вещества , такие как H 2 O и CO 2 , которые вызывают частичное плавление вышележащей астеносферы. [1] Этот процесс может создать относительно плавучую магму , которая впоследствии образует ряд вулканов на поверхности вдоль зоны субдукции . Некоторые исследователи утверждают, что повторное оплодотворение дуговой литосферной мантии также может быть важным процессом, связанным с дуговым магматизмом. [2] [3] Поскольку зона субдукции (которая также является границей плиты) обычно имеет форму дуги, геологи назвали эти вулканы вулканическими дугами . Вулканическая дуга, построенная на континентальной коре, называется континентальной дугой; при образовании на океанической коре вулканы образуют островную дугу .

Петрогенез и магматизм

Петрогенезис

Происхождение магматических пород , или петрогенезис , в континентальных дугах более сложное, чем в океанических дугах. Частичное плавление погружающейся океанической плиты генерирует первичную магму, которая будет загрязнена материалами континентальной коры, когда она проходит через кору. Поскольку континентальная кора является фельзитовой или кремнистой, в то время как ювенильная первичная магма обычно является мафической , состав магм в континентальных дугах является продуктом смешивания между магматической дифференциацией мафических магм и фельзитовыми или кремнистыми плавлениями коры. [2] Смешивание существующей континентальной коры, нижней части литосферы или литосферной мантии под континентальной корой , погружающейся океанической коры и осадков, мантийного клина и материалов подплит вместе является основным источником пород континентальной дуги. [4]

Магматизм

Поперечная диаграмма магматических процессов в континентальной дуге

Обезвоживание нисходящей плиты и частичное плавление астеносферы вместе генерируют первичную магму континентальных дуг. Первичная магма состоит из оливинового толеитового базальта из-за смеси перидотитов из мантийного клина и больших ионно- литофильных обогащенных (LIL-обогащенных) флюидов из дегидратирующей субдуцирующей плиты. [4] Из-за большей толщины и меньшей плотности континентальная кора, вероятно, будет препятствовать подъему первичной магмы вверх. Восходящая первичная магма, вероятно, будет скапливаться в нижней части континентальной коры, образуя магматическую камеру. В этой камере будет происходить процесс подслойки , ассимиляция и фракционная кристаллизация первичной магмы и пород нижней коры образует подслой в нижней части коры. [4] [5]

В результате этих процедур первичная магма оливина толеитового типа изменится на известково-щелочные магмы и более развитые и обогащенные щелочные или кремнистые магмы. [6] Дополнительным обогащенным источником может быть процесс тектонической эрозии , который вызывает соскабливание и затягивание нижней континентальной литосферы в зону плавления. Таким образом, в магмах континентальных дуг можно обнаружить высокие концентрации Rb , Cs , Ba , K , Th и LREE (легкие редкоземельные элементы ) и обогащенные изотопы . [7]

Интенсивность дугового магматизма

Геотермическая структура в зоне субдукции определяет скорость плавления субдукционной плиты и астеносферы. Изменение структуры изотермы может оказывать значительное влияние на интенсивность магматизма. Некоторые факторы могут способствовать изменению геотермической структуры: a) изменение скорости конвергенции двух плит в зоне субдукции; [4] b) угол наклона субдукционной плиты; [4] c) количество субдуцированных низкотемпературных материалов (вода и океанические осадки); [1] d) событие подъема мантии/астеносферы (окно плиты [8] / отрыв плиты [9] ).

Петрология

Петрогенез континентальных дуг в целом отличается от петрогенезиса океанических дуг, поэтому в континентальной дуге можно обнаружить больше известково-щелочных и щелочных пород, с меньшим количеством толеитов и пород с низким содержанием калия. [4]

Известково-щелочные вкрапленники дацита , андезита и риолита в изобилии встречаются в континентальной дуге. Эти породы содержат водные минералы биотит и роговую обманку, частично резорбированные в магматическом процессе. В этих породах также встречается сильнозональный плагиоклаз с ситчатой ​​текстурой. Гранодиорит , тоналит и диорит являются наиболее распространенными интрузивными породами, встречающимися в континентальных дугах. [10]

Процесс эрозии

Эрозия континентальных дуг является частью основного процесса глобальной циркуляции литосферы. Согласно относительному исследованию [11] , вклад эрозии континентальной дуги в общую потерю континентальной коры составляет около 25%. Процесс, называемый тектонической эрозией, происходит, когда сила трения во время конвергенции соскребает огромное количество пород с основания континентальных дуг. Кроме того, осадки на самом континентально-дуговом орогене являются еще одним процессом эрозии. Обломки континентальной дуги будут откладываться в зоне субдукции в виде турбидита . Происходящая субдукция заставляет осадки аккреционно добавляться к аккреционному клину или субдуцироваться в астеносферу. Затем часть осадков будет переработана в ходе вулканической деятельности и, таким образом, вернется в континентальную кору, в то время как другая часть будет формировать новый материал мантии.

Различия между разными дугами

Понятия « островная дуга », « вулканическая дуга », « океанская дуга » и «континентальная дуга» можно путать:

В некоторых случаях как континентальная, так и океаническая дуга могут формироваться вдоль простирания одной зоны субдукции (например, Алеутские острова и полуостров Аляска ).

Таблица континентальных дуг

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ аб Ван дер Плюйм, бакалавр; Маршак, С. (2004). Структура Земли (2-е изд.). Нью-Йорк: Нортон. п. 442. ИСБН 978-0-393-92467-1.
  2. ^ ab Chin, Emily J.; Lee, Cin-Ty A.; Tollstrup, Darren L.; Liewen, Xie; Wimpenny, Josh B.; Yin, Qing-Zhu (2013). «О происхождении горячих метаседиментационных кварцитов в нижней коре континентальных дуг». Earth and Planetary Science Letters . 361 : 120–133. Bibcode : 2013E&PSL.361..120C. doi : 10.1016/j.epsl.2012.11.031.
  3. ^ Чин, Эмили Дж.; Ли, Син-Тай А.; Барнс, Хайме Д. (2014). «Утолщение, повторное заселение и глубокий фильтр литосферы в континентальных дугах: ограничения, обусловленные основными и следовыми элементами и изотопами кислорода». Earth and Planetary Science Letters . 397 : 184–200. Bibcode : 2014E&PSL.397..184C. doi : 10.1016/j.epsl.2014.04.022.
  4. ^ abcdef Winter, John D. (2001). Введение в магматическую и метаморфическую петрологию . Верхняя Сэддл-Ривер, Нью-Джерси: Prentice-Hall Inc. ISBN 978-0321592576.
  5. ^ Питчер, WS; Атертон, MP; Коббинг, EJ; Бекинсейл, RD (1985). Магматизм на краю плиты: Перуанские Анды (1-е изд.). Springer. ISBN 978-1489958228.
  6. ^ Хармон, RS; Баррейро, BA (1984). Андский магматизм: химические и изотопные ограничения (Shiva Geology) (1-е изд.). Бостон: Birkhäuser. ISBN 978-0906812617.
  7. ^ Пирс, Джулиан А.; Паркинсон, Ян Дж. (1993). «Модели следовых элементов для плавления мантии: применение к петрогенезу вулканических дуг». Геологическое общество Лондона, Специальные публикации . 76 (1): 373–403. Bibcode : 1993GSLSP..76..373P. doi : 10.1144/GSL.SP.1993.076.01.19. S2CID  128765455.
  8. ^ Чжан, Цзэмин; Чжао, Гочунь; Сантош, М.; Ван, Цзиньли; Донг, Синь; Шэнь, Кунь (2010). «Позднемеловой чарнокит с адакитовым сродством из батолита Гандезе, юго-восточный Тибет: доказательства субдукции срединно-океанического хребта Неотетии?». Gondwana Research . 17 (4): 615–631. doi :10.1016/j.gr.2009.10.007.
  9. ^ Цзи, Вэйцян; У, Фуюань; Ли, Цзиньсян; Лю, Чуаньчжоу; Лю, Чуань-Чжоу (2009). «U–Pb-геохронология циркона и изотопные ограничения Hf на петрогенезис батолита Гандезе, Южный Тибет». Химическая геология . 262 (3–4): 229–245. doi :10.1016/j.chemgeo.2009.01.020.
  10. ^ Роден-Тайс, Мэри. "Earth Materials II – Petrology Course" (PDF) . Государственный университет Нью-Йорка в Платтсбурге . Архивировано из оригинала (PDF) 23 ноября 2015 г. . Получено 9 января 2015 г. .
  11. ^ Клифт, Питер; Ваннуччи, Паола (2004). "Контроль тектонической аккреции против эрозии в зонах субдукции: Последствия для происхождения и переработки континентальной коры" (PDF) . Обзоры геофизики . 42 (2): RG2001. Bibcode :2004RvGeo..42.2001C. doi : 10.1029/2003RG000127 .
  12. ^ Филднер; Мориц, М.; Клемперер, Саймон Л. (2000). «Переход структуры земной коры от океанической дуги к континентальной дуге, восточные Алеутские острова и полуостров Аляска». Earth and Planetary Science Letters . 179 (3): 567–579. Bibcode : 2000E&PSL.179..567F. doi : 10.1016/S0012-821X(00)00142-4.
  13. ^ Лилли, Роберт Дж. (4 июня 2001 г.). «Субдукция на северо-западе Тихого океана: учебное пособие по геологии для Национального парка Олимпик» (PDF) . Документ Geoscientists-In-the-Parks, 1999-OLYM . Денвер, Колорадо: Служба национальных парков. стр. 17. Архивировано из оригинала (PDF) 29 декабря 2014 г. . Получено 29 декабря 2014 г. .
  14. ^ "Pacific Mountain System – Cascade Volcanoes", Earth Science Concepts , United States National Park Service, архивировано с оригинала 2007-05-31