stringtranslate.com

Конвергентная граница

Упрощенная схема сходящейся границы

Конвергентная граница (также известная как деструктивная граница ) — это область на Земле, где сталкиваются две или более литосферных плит . Одна плита в конечном итоге скользит под другую, процесс, известный как субдукция . Зона субдукции может быть определена плоскостью, где происходит много землетрясений, называемой зоной Вадати-Бениоффа . [1] Эти столкновения происходят в масштабах от миллионов до десятков миллионов лет и могут приводить к вулканизму, землетрясениям, орогенезу , разрушению литосферы и деформации . Конвергентные границы возникают между океаническо-океанической литосферой, океаническо-континентальной литосферой и континентально-континентальной литосферой. Геологические особенности, связанные с конвергентными границами, различаются в зависимости от типов земной коры.

Тектоника плит управляется конвективными ячейками в мантии. Конвективные ячейки являются результатом тепла, вырабатываемого радиоактивным распадом элементов в мантии, выходящих на поверхность, и возврата холодных материалов с поверхности в мантию. [2] Эти конвективные ячейки выносят горячий материал мантии на поверхность вдоль центров спрединга, создавая новую кору. По мере того как эта новая кора отталкивается от центра спрединга образованием более новой коры, она охлаждается, истончается и становится плотнее. Субдукция начинается, когда эта плотная кора сходится с менее плотной корой. Сила тяжести помогает двигать субдуцирующую плиту в мантию. [3] По мере того как относительно холодная субдуцирующая плита погружается глубже в мантию, она нагревается, заставляя водные минералы разрушаться. Это высвобождает воду в более горячую астеносферу, что приводит к частичному плавлению астеносферы и вулканизму. Как дегидратация, так и частичное плавление происходят вдоль изотермы 1000 °C (1830 °F), как правило, на глубине от 65 до 130 км (от 40 до 81 мили). [4] [5]

Некоторые литосферные плиты состоят как из континентальной , так и из океанической литосферы . В некоторых случаях начальная конвергенция с другой плитой разрушит океаническую литосферу, что приведет к конвергенции двух континентальных плит. Ни одна из континентальных плит не будет субдуктироваться. Вероятно, что плита может разорваться вдоль границы континентальной и океанической коры. Сейсмическая томография выявляет части литосферы, которые откололись во время конвергенции.

Зоны субдукции

Зоны субдукции — это области, где одна литосферная плита скользит под другой на конвергентной границе из-за различий в плотности литосферы. Эти плиты падают в среднем на 45°, но могут варьироваться. Зоны субдукции часто отмечаются обилием землетрясений, результатом внутренней деформации плиты, конвергенции с противоположной плитой и изгиба в океаническом желобе. Землетрясения были обнаружены на глубине 670 км (416 миль). Относительно холодные и плотные субдукционные плиты втягиваются в мантию и способствуют мантийной конвекции. [6]

Океаническая – океаническая конвергенция

При столкновении двух океанических плит более холодная и плотная океаническая литосфера погружается под более теплую и менее плотную океаническую литосферу. По мере того, как плита погружается глубже в мантию, она высвобождает воду из-за дегидратации водных минералов в океанической коре. Эта вода снижает температуру плавления пород в астеносфере и вызывает частичное плавление. Частичное плавление будет перемещаться вверх по астеносфере, в конечном итоге достигнет поверхности и сформирует вулканические островные дуги . [ требуется цитата ]

Континентально-океанская конвергенция

Когда океаническая литосфера и континентальная литосфера сталкиваются, плотная океаническая литосфера погружается под менее плотную континентальную литосферу. Аккреционный клин образуется на континентальной коре, поскольку глубоководные отложения и океаническая кора соскребаются с океанической плиты. Вулканические дуги образуются на континентальной литосфере в результате частичного плавления из-за дегидратации водных минералов погружающейся плиты. [ необходима цитата ]

Континентально-континентальная конвергенция

Некоторые литосферные плиты состоят как из континентальной, так и из океанической коры. Субдукция начинается, когда океаническая литосфера скользит под континентальную кору. По мере того, как океаническая литосфера погружается на большую глубину, прикрепленная континентальная кора подтягивается ближе к зоне субдукции. Как только континентальная литосфера достигает зоны субдукции, процессы субдукции изменяются, поскольку континентальная литосфера становится более плавучей и сопротивляется субдукции под другую континентальную литосферу. Небольшая часть континентальной коры может быть погружена до тех пор, пока плита не сломается, что позволит океанической литосфере продолжить погружение, горячей астеносфере подняться и заполнить пустоту, а континентальной литосфере отскочить. [7] Свидетельством этого континентального отскока являются метаморфические породы сверхвысокого давления , которые образуются на глубине от 90 до 125 км (от 56 до 78 миль), которые выходят на поверхность. [8] Сейсмические записи были использованы для картирования разорванных плит под континентально-континентальной зоной конвергенции Кавказа , [9] а сейсмическая томография закартировала оторванные плиты под Тетической шовной зоной (горный пояс Альпы – Загрос – Гималаи). [10]

Вулканизм и вулканические дуги

Океаническая кора содержит гидратированные минералы, такие как группы амфиболов и слюды . Во время субдукции океаническая литосфера нагревается и метаморфизуется, вызывая распад этих водных минералов, что высвобождает воду в астеносферу. Выделение воды в астеносферу приводит к частичному плавлению. Частичное плавление позволяет подняться более плавучему, горячему материалу и может привести к вулканизму на поверхности и размещению плутонов в недрах. [11] Эти процессы, которые генерируют магму, не полностью изучены. [12]

Там, где эти магмы достигают поверхности, они создают вулканические дуги. Вулканические дуги могут образовываться как островные дуговые цепи или как дуги на континентальной коре. Три магматические серии вулканических пород встречаются в ассоциации с дугами. Химически восстановленная толеитовая магматическая серия наиболее характерна для океанических вулканических дуг, хотя она также встречается в континентальных вулканических дугах выше быстрой субдукции (>7 см/год). Эта серия относительно бедна калием . Более окисленная известково-щелочная серия , которая умеренно обогащена калием и несовместимыми элементами, характерна для континентальных вулканических дуг. Щелочная магматическая серия (сильно обогащенная калием) иногда присутствует в более глубоких континентальных недрах. Шошонитовая серия, которая чрезвычайно богата калием, встречается редко, но иногда встречается в вулканических дугах. [5] Андезитовый член каждой серии обычно наиболее распространен, [13] а переход от базальтового вулканизма глубоководного Тихоокеанского бассейна к андезитовому вулканизму в окружающих вулканических дугах был назван линией андезита. [ 14] [15]

Задуговые бассейны

Бассейны тыловой дуги формируются за вулканической дугой и связаны с экстенсиональной тектоникой и высоким тепловым потоком, часто являясь местом расположения центров спрединга морского дна. Эти центры спрединга похожи на срединно-океанические хребты , хотя состав магмы бассейнов тыловой дуги, как правило, более разнообразен и содержит большее содержание воды, чем магмы срединно-океанических хребтов. [16] Бассейны тыловой дуги часто характеризуются тонкой, горячей литосферой. Открытие бассейнов тыловой дуги может возникнуть в результате перемещения горячей астеносферы в литосферу, вызывая расширение. [17]

Океанические желоба

Океанические желоба — это узкие топографические понижения, которые отмечают конвергентные границы или зоны субдукции. Океанические желоба в среднем имеют ширину от 50 до 100 км (от 31 до 62 миль) и могут быть длиной в несколько тысяч километров. Океанические желоба образуются в результате изгиба погружающейся плиты. Глубина океанических желобов, по-видимому, контролируется возрастом погружаемой океанической литосферы. [5] Заполнение осадком океанических желобов варьируется и, как правило, зависит от обилия осадка, поступающего из окружающих областей. Океанический желоб, Марианская впадина , является самой глубокой точкой океана на глубине приблизительно 11 000 м (36 089 футов). [ требуется ссылка ]

Землетрясения и цунами

Землетрясения обычны вдоль сходящихся границ. Регион высокой сейсмической активности, зона Вадати-Бениоффа , обычно наклоняется на 45° и отмечает погружающуюся плиту. Землетрясения будут происходить на глубине 670 км (416 миль) вдоль границы Вадати-Бениоффа. [ необходима цитата ]

Вдоль сходящихся границ действуют как силы сжатия, так и силы растяжения. На внутренних стенках желобов компрессионный или обратный сброс происходит из-за относительного движения двух плит. Обратный сброс соскребает океанические отложения и приводит к образованию аккреционного клина. Обратный сброс может привести к землетрясениям мегавзброса . На внешней стенке желоба происходит растяжение или нормальный сброс, вероятно, из-за изгиба нисходящей плиты. [18]

Мега-землетрясение может вызвать внезапное вертикальное смещение большой площади дна океана. Это, в свою очередь, порождает цунами . [19]

Некоторые из самых смертоносных стихийных бедствий произошли из-за конвергентных пограничных процессов. Землетрясение и цунами в Индийском океане 2004 года были вызваны мегасейсмическим землетрясением вдоль конвергентной границы Индийской плиты и Бирманской микроплиты и унесли жизни более 200 000 человек. Цунами 2011 года у берегов Японии , которое унесло 16 000 жизней и нанесло ущерб в размере 360 миллиардов долларов США, было вызвано 9-мегасейсмическим землетрясением вдоль конвергентной границы Евразийской плиты и Тихоокеанской плиты.

Аккреционный клин

Аккреционные клинья (также называемые аккреционными призмами ) образуются, когда осадок соскребается с погружающейся литосферы и размещается на перекрывающей литосфере. Эти осадки включают магматическую кору, турбидитовые осадки и пелагические осадки. Черепитчатое надвиговое разломообразование вдоль базальной поверхности деколлементации происходит в аккреционных клиньях, поскольку силы продолжают сжимать и разламывать эти недавно добавленные осадки. [5] Продолжающееся разломообразование аккреционного клина приводит к общему утолщению клина. [20] Рельеф морского дна играет некоторую роль в аккреции, особенно в размещении магматической коры. [21]

Примеры

Карта основных плит Земли (сходящиеся границы показаны синими или лиловыми линиями)

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Викандер, Рид; Монро, Джеймс С. (2016). Geol (2-е изд.). Белмонт, Калифорния: Cengage Learning. ISBN 978-1133108696. OCLC  795757302.
  2. ^ Tackley, Paul J. (2000-06-16). «Мантийная конвекция и тектоника плит: к комплексной физической и химической теории». Science . 288 (5473): 2002–2007. Bibcode :2000Sci...288.2002T. doi :10.1126/science.288.5473.2002. ISSN  1095-9203. PMID  10856206.
  3. ^ Конрад, Клинтон П.; Литгоу-Бертеллони, Каролина (01.10.2004). «Временная эволюция движущих сил плит: важность «всасывания плиты» по сравнению с «тягой плиты» в кайнозое». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 109 (B10): B10407. Bibcode : 2004JGRB..10910407C. doi : 10.1029/2004JB002991. hdl : 2027.42/95131 . ISSN  2156-2202.
  4. ^ Бурдон, Бернард; Тернер, Саймон; Доссето, Энтони (2003-06-01). "Обезвоживание и частичное плавление в зонах субдукции: ограничения из-за неравновесий U-серии". Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 108 (B6): 2291. Bibcode : 2003JGRB..108.2291B. doi : 10.1029/2002JB001839 . ISSN  2156-2202. Архивировано из оригинала 2019-12-31 . Получено 2019-09-01 .
  5. ^ abcd P., Kearey (2009). Глобальная тектоника . Klepeis, Keith A., Vine, FJ (3-е изд.). Oxford: Wiley-Blackwell. ISBN 9781405107778. OCLC  132681514.
  6. ^ Видиянторо, Шри; Хилст, Роб Д. Ван Дер; Гранд, Стивен П. (1997-12-01). "Глобальная сейсмическая томография: моментальный снимок конвекции в земле". GSA Today . 7 (4). ISSN  1052-5173. Архивировано из оригинала 2018-12-06 . Получено 2018-12-06 .
  7. ^ Конди, Кент С. (2016-01-01). «Эволюция земной коры и мантии». Земля как развивающаяся планетарная система . Academic Press. стр. 147–199. doi :10.1016/b978-0-12-803689-1.00006-7. ISBN 9780128036891.
  8. ^ Эрнст, WG; Маруяма, S.; Уоллис, S. (1997-09-02). «Быстрая эксгумация метаморфизованной континентальной коры сверхвысокого давления, вызванная плавучестью». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 94 (18): 9532–9537. Bibcode : 1997PNAS...94.9532E. doi : 10.1073/pnas.94.18.9532 . ISSN  0027-8424. PMC 23212. PMID 11038569  . 
  9. ^ Мумладзе, Теа; Форте, Адам М.; Каугилл, Эрик С.; Трекслер, Чарльз К.; Ниеми, Натан А.; Бурак Йыкылмаз, М.; Келлог, Луиза Х. (март 2015 г.). «Субдуцированные, отсоединенные и разорванные плиты под Большим Кавказом». GeoResJ . 5 : 36–46. doi : 10.1016/j.grj.2014.09.004 . S2CID  56219404.
  10. ^ Хафкеншайд, Э.; Вортель, М. Дж. Р.; Спакман, В. (2006). «История субдукции Тетического региона, полученная из сейсмической томографии и тектонических реконструкций». Журнал геофизических исследований . 111 (B8): B08401. Bibcode : 2006JGRB..111.8401H. doi : 10.1029/2005JB003791 .
  11. ^ Филпоттс, Энтони Р.; Агу, Джей Дж. (2009). Принципы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Cambridge University Press. С. 604–612. ISBN 9780521880060.
  12. ^ Кастро, Антонио (январь 2014 г.). «Внекоровое происхождение гранитных батолитов». Geoscience Frontiers . 5 (1): 63–75. doi : 10.1016/j.gsf.2013.06.006 .
  13. ^ Филпоттс и Агу 2009, стр. 375.
  14. ^ Watters, WA (7 апреля 2006 г.). «Маршалл, Патрик 1869 – 1950». Маршалл, Патрик . Словарь новозеландских биографий . Архивировано из оригинала 24 мая 2010 г. Получено 26 ноября 2020 г.
  15. ^ Уайт, А. Дж. Р. (1989). "Андезитовая линия". Петрология . Энциклопедия наук о Земле: 22–24. doi : 10.1007/0-387-30845-8_12 . ISBN 0-442-20623-2.
  16. ^ Тейлор, Брайан; Мартинес, Фернандо (март 2002 г.). «Контроль мантийного клина при аккреции коры задней дуги». Nature . 416 (6879): 417–420. Bibcode :2002Natur.416..417M. doi :10.1038/416417a. ISSN  1476-4687. PMID  11919628. S2CID  4341911.
  17. ^ Тацуми, Ёсиюки; Отофудзи, Ё-Итиро; Мацуда, Такааки; Нода, Сусуму (1989-09-10). «Открытие тылового бассейна Японского моря астеносферной инъекцией». Тектонофизика . 166 (4): 317–329. Bibcode : 1989Tectp.166..317T. doi : 10.1016/0040-1951(89)90283-7. ISSN  0040-1951.
  18. ^ Оливер, Дж.; Сайкс, Л.; Айзекс, Б. (1969-06-01). «Сейсмология и новая глобальная тектоника». Тектонофизика . 7 (5–6): 527–541. Bibcode : 1969Tectp...7..527O. doi : 10.1016/0040-1951(69)90024-9. ISSN  0040-1951.
  19. ^ «Вопросы и ответы о землетрясениях большой силы». Natural Resources Canada. 19 октября 2018 г. Архивировано из оригинала 27 октября 2020 г. Получено 23 сентября 2020 г.
  20. ^ Константиновская, Елена; Малавий, Жак (2005-02-01). "Эрозия и эксгумация в аккреционных орогенах: экспериментальные и геологические подходы" (PDF) . Геохимия, геофизика, геосистемы . 6 (2): Q02006. Bibcode :2005GGG.....6.2006K. doi :10.1029/2004GC000794. ISSN  1525-2027. S2CID  128854343.
  21. ^ Шарман, Джордж Ф.; Кариг, Дэниел Э. (1975-03-01). «Субдукция и аккреция в желобах». Бюллетень GSA . 86 (3): 377–389. Bibcode : 1975GSAB...86..377K. doi : 10.1130/0016-7606(1975)86<377:SAAIT>2.0.CO;2. ISSN  0016-7606.
  22. ^ Карр, Стив (31 марта 2022 г.). «Исследование гелия в континентальном масштабе в UNM исследует глубокую структуру Тибетского нагорья и столкновение гималайских плит». UNM Newsroom . Получено 5 июля 2022 г.
  23. ↑ Стэнфордский университет (14 марта 2022 г.). «Горячие источники показывают, где континентальные плиты сталкиваются под Тибетом». ScienceDaily . Получено 5 июля 2022 г.

Внешние ссылки

Медиа, связанные с субдукцией на Wikimedia Commons