Обдукция — это геологический процесс, при котором более плотная океаническая кора (и даже верхняя мантия ) соскабливается с нисходящей океанической плиты на границе конвергентной плиты и надвигается на соседнюю плиту. [1] [2] Когда океанические и континентальные плиты сходятся, обычно более плотная океаническая кора погружается под континентальную кору в процессе субдукции . [3] Обдукция, которая встречается реже, обычно происходит при столкновении плит в орогенных поясах (часть материала с субдуцирующей океанической плиты помещается на континентальную плиту) [4] или в задуговых бассейнах (регионах, где край континента оттягивается от остальной части континента из-за напряжения столкновения плит). [5]
Обдукция океанической литосферы производит характерный набор типов пород, называемых офиолитами . Эта совокупность состоит из глубоководных осадочных пород ( кремнистых пород , известняков , обломочных осадков), вулканических пород ( подушечных лав , вулканического стекла , вулканического пепла , пластовых даек и габбро ) и перидотитов (мантийных пород). [6] Джон Макфи описывает формирование офиолитов путем обдукции как «когда океаническая кора скользит в желоб и уходит под континент, [и] часть коры — т. е. офиолит — срезается сверху и оказывается на краю континента». [7]
Обдукция может произойти, когда фрагмент континентальной коры попадает в зону субдукции, что приводит к надвиганию океанических основных и ультраосновных пород из мантии на континентальную кору. Обдукция часто происходит, когда небольшая тектоническая плита попадает между двумя более крупными плитами, при этом кора (как островная дуга, так и океаническая) приваривается к соседнему континенту в качестве нового террейна . Когда сталкиваются две континентальные плиты, обдукция океанической коры между ними часто является частью результирующей орогенеза . [ требуется ссылка ]
Этот процесс происходит под и за внутренними стенками океанических желобов (зона субдукции), где куски океанической коры и мантии отрываются от верхней части нисходящей плиты, заклиниваются и уплотняются в скоплениях высокого давления напротив переднего края другой плиты. [8]
Ослабление и растрескивание океанической коры и верхней мантии, вероятно, происходит в режиме растяжения. Это приводит к включению офиолитовых пластин в перекрывающую плиту. [8] Прогрессивная упаковка офиолитовых пластин и дуговых фрагментов против переднего края континента может продолжаться в течение длительного периода времени и приводить к форме континентальной аккреции .
Простейшая форма этого типа обдукции может следовать из развития зоны субдукции вблизи континентальной окраины. Выше и позади зоны субдукции, рубец океанической коры и мантии поднимается над нисходящей плитой. Океан, находящийся между континентальной окраиной и зоной субдукции, постепенно поглощается до тех пор, пока континентальная окраина не достигнет зоны субдукции, и гигантский клин или срез ( наплыв ) океанической коры и мантии не будет протолкнут через континентальную окраину. [ требуется цитата ] Поскольку плавучесть относительно легкой континентальной коры, вероятно, препятствует ее обширной субдукции, произойдет смена полярности субдукции, в результате чего над нисходящей плитой окажется офиолитовый лист. [ требуется цитата ]
Однако, если большой участок океана вмешивается между континентальной окраиной и зоной субдукции, полностью развитая дуга и задуговой бассейн могут в конечном итоге достичь и столкнуться с континентальной окраиной. Дальнейшая конвергенция может привести к надвигу вулканической дуги и может сопровождаться переворотом полярности субдукции . Согласно горной породе, а также сложно деформированному офиолитовому фундаменту и дуговым интрузиям, прибрежный комплекс западного Ньюфаундленда вполне мог быть сформирован этим механизмом. [8]
Эта концепция включает в себя прогрессивный подъем активно расширяющегося океанического хребта, отрыв пластин от верхней части литосферы и последующее гравитационное скольжение этих пластин на континентальную окраину в виде офиолитов. Эта концепция была выдвинута Рейнхардтом [9] для размещения комплекса офиолитов Семайл в Омане и аргументирована Черчем [10] и Черчем и Стивенсом [11] для размещения покрова залива островов на западе Ньюфаундленда. Эта концепция впоследствии была заменена гипотезами, которые отстаивают субдукцию континентальной окраины под океаническую литосферу.
Многие офиолитовые комплексы были размещены в виде тонких, горячих обдукцированных листов океанической литосферы вскоре после их образования в результате аккреции плит. [12] Изменение от границы спрединговой плиты к границе субдукционной плиты может быть результатом быстрой перестройки относительного движения плит. Трансформный разлом также может стать зоной субдукции, при этом сторона с более высокой, более горячей и тонкой литосферой будет наезжать на более низкую и более холодную литосферу. Этот механизм привел бы к обдукции офиолитового комплекса, если бы он произошел вблизи континентальной окраины. [8]
В ситуации, когда спрединговый хребет приближается к зоне субдукции, хребет сталкивается с зоной субдукции, и в это время будет развиваться сложное взаимодействие тектонических осадочных пород, связанных с субдукцией, и тектонической магматической активности, связанной с спредингом. Оставшийся хребет может либо субдуцировать, либо подняться вверх по желобу на дуговой желоб и дуговые террейны в качестве горячего офиолитового среза. [8]
Потенциальным примером является постепенное уменьшение плиты Фараллон у берегов Калифорнии. Обдукция офиолитов не ожидается, поскольку обе плиты разделяют правостороннюю трансформную границу. Однако крупное столкновение плиты Кула / Тихоокеанской с Аляскинской/Алеутской привело к началу субдукции Тихоокеанской плиты под Аляску, без каких-либо признаков обдукции или даже какого-либо серьезного проявления «проглатывания» хребта. [8]
Дьюи и Берд [13] предполагают, что распространенная форма офиолитовой обдукции связана с закрытием окраинных бассейнов тыловой дуги и что во время такого закрытия путем субдукции куски океанической коры и мантии могут быть вытеснены на соседние континентальные форланды и размещены в виде офиолитовых пластин. В области высокого теплового потока вулканической дуги и бассейна тыловой дуги литосфера особенно тонкая.
Эта тонкая литосфера может преимущественно обрушиться вдоль полого наклонной поверхности надвига, если к региону приложено компрессионное напряжение. При таких обстоятельствах тонкий слой литосферы может отделиться и начать перемещаться по соседней литосфере, чтобы в конечном итоге разместиться в виде тонкого офиолитового слоя на соседнем континентальном выступе. [8] Этот механизм является формой конвергенции плит, где тонкий, горячий слой океанической литосферы надвигается на более холодную и толстую литосферу.
Поскольку океан постепенно оказывается зажатым между двумя сталкивающимися континентальными литосферами, поднимающиеся клинья океанической коры и мантии захватываются континентальными плитами, отделяются и начинают двигаться вверх по продвигающемуся континентальному подъему. Продолжающаяся конвергенция может привести к надвиганию зазора дуга-жесть и в конечном итоге к надвиганию метаморфических плутонических и вулканических пород вулканической дуги.
После полной субдукции океанического тракта продолжающаяся конвергенция может привести к дальнейшей последовательности внутриконтинентальных механизмов сокращения земной коры. Считается, что этот механизм отвечает за различные океанические бассейны Средиземноморского региона. Считается, что пояс Альп регистрирует сложную историю взаимодействия плит во время общей конвергенции Евразийской и Африканской плит . [8]
Сегодня известно немного континентальных плит, которые были задвинуты под океаническую плиту, но в прошлом это, по-видимому, случалось несколько раз. Таким образом, есть примеры океанических пород земной коры и более глубоких мантийных пород, которые были задвинуты и теперь обнажаются на поверхности по всему миру. Новая Каледония является одним из примеров недавней задвинутости. Горы Кламат в северной Калифорнии содержат несколько задвинутых океанических плит, наиболее известным из которых является офиолит Берегового хребта . Задвинутые фрагменты также обнаружены в горах Хаджар в Омане [9] , горах Троодос на Кипре , Ньюфаундленде [ 13] , Новой Зеландии , Альпах Европы, Шетландских островах Унст и Фетлар, острове Лека в Норвегии и офиолите Голубого хребта в Аппалачских горах на востоке Северной Америки.