Конвергентная граница (также известная как деструктивная граница ) — это область на Земле, где сталкиваются две или более литосферные плиты . Одна плита в конечном итоге скользит под другую, этот процесс известен как субдукция . Зону субдукции можно определить по плоскости, где происходит множество землетрясений, называемой зоной Вадати-Беньоффа . [1] Эти столкновения происходят в масштабах от миллионов до десятков миллионов лет и могут привести к вулканизму, землетрясениям, орогенезу , разрушению литосферы и деформации . Конвергентные границы происходят между океанически-океанической литосферой, океанически-континентальной литосферой и континентально-континентальной литосферой. Геологические особенности, связанные с конвергентными границами, различаются в зависимости от типов коры.
Тектоника плит обусловлена конвекционными ячейками в мантии. Конвекционные ячейки являются результатом тепла, образующегося в результате радиоактивного распада элементов мантии, выходящего на поверхность и возвращения холодных материалов с поверхности в мантию. [2] Эти конвекционные ячейки выносят горячий мантийный материал на поверхность вдоль центров распространения, создавая новую кору. По мере того, как эта новая кора отталкивается от центра распространения в результате образования новой коры, она охлаждается, истончается и становится плотнее. Субдукция начинается, когда эта плотная кора сливается с менее плотной корой. Сила гравитации помогает загнать погружающуюся плиту в мантию. [3] По мере того как относительно холодная погружающаяся плита погружается глубже в мантию, она нагревается, вызывая разрушение водных минералов. При этом вода попадает в более горячую астеносферу, что приводит к частичному плавлению астеносферы и вулканизму. И обезвоживание, и частичное плавление происходят вдоль изотермы 1000 ° C (1830 ° F), обычно на глубинах 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 первоначальное сближение с другой плитой разрушит океаническую литосферу, что приведет к сближению двух континентальных плит. Ни одна континентальная плита не опустится. Вполне вероятно, что плита может разломиться по границе континентальной и океанической коры. Сейсмическая томография выявляет куски литосферы, отколовшиеся во время сближения.
Зоны субдукции — это области, где одна литосферная плита скользит под другую на сходящейся границе из-за разницы в плотности литосферы. Эти плиты наклонены в среднем на 45°, но могут варьироваться. Зоны субдукции часто отмечаются обилием землетрясений в результате внутренней деформации плиты, сближения с противолежащей плитой и изгиба океанического желоба. Землетрясения были обнаружены на глубине 670 км (416 миль). Относительно холодные и плотные погружающиеся плиты втягиваются в мантию и способствуют мантийной конвекции. [6]
При столкновении двух океанических плит более холодная и плотная океаническая литосфера опускается под более теплую и менее плотную океаническую литосферу. По мере того, как плита погружается глубже в мантию, она выделяет воду в результате обезвоживания водных минералов океанической коры. Эта вода снижает температуру плавления горных пород астеносферы и вызывает частичное плавление. Частичное расплавление пройдет через астеносферу и в конечном итоге достигнет поверхности и сформирует вулканические островные дуги . [ нужна цитата ]
Когда океаническая литосфера и континентальная литосфера сталкиваются, плотная океаническая литосфера погружается под менее плотную континентальную литосферу. Аккреционный клин образуется на континентальной коре в результате сдирания глубоководных отложений и океанической коры с океанической плиты. Вулканические дуги образуются на континентальной литосфере в результате частичного плавления вследствие обезвоживания водных минералов погружающейся плиты. [ нужна цитата ]
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 погружаться до тех пор, пока плита не сломается, позволяя океанической литосфере продолжать погружаться, горячей астеносфере подниматься и заполнять пустоту, а континентальной литосфере восстанавливаться. [7] Свидетельством этого восстановления континентов являются метаморфические породы сверхвысокого давления , которые образуются на глубинах от 90 до 125 км (от 56 до 78 миль), которые обнажаются на поверхности. [8] Сейсмические записи были использованы для картирования разорванных плит под континентально-континентальной зоной конвергенции Кавказа , [9] а сейсмическая томография картировала отдельные плиты под Тетической шовной зоной (горный пояс Альпы – Загрос – Гималаи). [10]
Океаническая кора содержит гидратированные минералы, такие как группы амфиболов и слюды . Во время субдукции океаническая литосфера нагревается и метаморфизуется, вызывая распад этих водных минералов, в результате чего вода высвобождается в астеносферу. Выброс воды в астеносферу приводит к частичному плавлению. Частичное плавление приводит к подъему более плавучего и горячего материала и может привести к вулканизму на поверхности и размещению плутонов в недрах. [11] Эти процессы, которые генерируют магму, до конца не изучены. [12]
Там, где эти магмы достигают поверхности, они создают вулканические дуги. Вулканические дуги могут образовываться в виде цепочек островных дуг или дуг на континентальной коре. В ассоциации с дугами встречаются три магматические серии вулканических пород. Химически восстановленная толеитовая серия магмы наиболее характерна для океанических вулканических дуг, хотя она встречается и в континентальных вулканических дугах выше быстрой субдукции (>7 см/год). Эта серия имеет относительно низкое содержание калия . Для континентальных вулканических дуг характерна более окисленная известково-щелочная серия , умеренно обогащенная калием и несовместимыми элементами. Щелочная серия магмы (высоко обогащенная калием) иногда присутствует в более глубоких недрах континента. Серия шошонита , чрезвычайно богатая калием, редка, но иногда встречается в вулканических дугах . [5] Андезитовый член каждой серии обычно наиболее распространен, [13] и переход от базальтового вулканизма глубокого Тихоокеанского бассейна к андезитовому вулканизму в окружающих вулканических дугах был назван линией андезита . [14] [15]
Задуговые бассейны образуются за вулканической дугой и связаны с тектоникой растяжения и высоким тепловым потоком, часто являясь домом для центров спрединга морского дна. Эти центры спрединга подобны срединно-океаническим хребтам , хотя состав магмы задуговых бассейнов в целом более разнообразен и содержит более высокое содержание воды, чем магмы срединно-океанических хребтов. [16] Задуговые бассейны часто характеризуются тонкой и горячей литосферой. Вскрытие задуговых бассейнов может возникнуть в результате перемещения горячей астеносферы в литосферу, вызывающего растяжение. [17]
Океанические желоба — это узкие топографические понижения, обозначающие сходящиеся границы или зоны субдукции. Океанические желоба в среднем имеют ширину от 50 до 100 км (от 31 до 62 миль) и могут достигать нескольких тысяч километров в длину. Океанические желоба образуются в результате изгиба погружающейся плиты. Глубина океанических желобов, по-видимому, зависит от возраста погружающейся океанической литосферы. [5] Заполнение океанических желобов осадками варьируется и обычно зависит от обилия поступления отложений из прилегающих территорий. Океаническая впадина, Марианская впадина , является самой глубокой точкой океана на глубине около 11 000 м (36 089 футов). [ нужна цитата ]
Землетрясения распространены вдоль сходящихся границ. Область высокой сейсмической активности, зона Вадати-Беньоффа , обычно наклоняется под углом 45° и отмечает погружающуюся плиту. Землетрясения произойдут на глубине 670 км (416 миль) вдоль границы Вадати-Бениофф. [ нужна цитата ]
Силы сжатия и растяжения действуют вдоль сходящихся границ. На внутренних стенках траншей из-за относительного движения двух плит возникают разломы сжатия или взбросы. Взбросы сдирают океанические отложения и приводят к образованию аккреционного клина. Обратные разломы могут привести к меганадвиговым землетрясениям . На внешней стенке траншеи возникают растяжения или нормальные разломы, вероятно, из-за изгиба опускающейся плиты. [18]
Мегаземлетрясение может вызвать внезапное вертикальное смещение большой площади океанского дна. Это, в свою очередь, порождает цунами . [19]
Некоторые из самых смертоносных стихийных бедствий произошли из-за сближения пограничных процессов. Землетрясение и цунами в Индийском океане в 2004 году были вызваны мегаземлетрясением вдоль сходящейся границы Индийской плиты и микроплиты Бирмы, в результате которого погибло более 200 000 человек. Цунами 2011 года у берегов Японии , унесшее жизни 16 000 человек и причинившее ущерб в 360 миллиардов долларов США, было вызвано землетрясением магнитудой 9, произошедшим вдоль сходящейся границы Евразийской и Тихоокеанской плит.
Аккреционные клинья (также называемые аккреционными призмами ) образуются, когда осадки соскабливаются с погружающейся литосферы и помещаются на доминирующую литосферу. Эти отложения включают магматическую кору, турбидитовые и пелагические отложения. Черечатые надвиги вдоль поверхности базального деколлемента возникают в аккреционных клиньях, поскольку силы продолжают сжимать и разломать эти вновь добавленные отложения. [5] Продолжающееся разломы аккреционного клина приводит к общему утолщению клина. [20] Топография морского дна играет определенную роль в аккреции, особенно в формировании магматической коры. [21]
.svg/1280px-Tectonic_plates_(2022).svg.png)
СМИ, связанные с субдукцией, на Викискладе?