Жёлоб Тонга — океанический желоб , расположенный в юго-западной части Тихого океана . Это самая глубокая впадина в Южном полушарии и вторая по глубине на Земле после Марианской впадины . В этом месте наблюдается самая высокая скорость тектонических плит на Земле, поскольку Тихоокеанская плита погружается во впадину на запад.
Самая глубокая точка желоба Тонга, глубина горизонта на 23 ° 15'30 "ю.ш., 174 ° 43'36" з.д. / 23,25833 ° ю.ш., 174,726667 ° з.д. / -23,25833; -174,726667 , имеет глубину 10 800 ± 10 м (35 433 ± 33 фута), что делает ее самой глубокой точкой в Южном полушарии и второй по глубине на Земле после Бездны Челленджера в Марианской впадине . Он назван в честь исследовательского судна Horizon Океанографического института Скриппса , экипаж которого обнаружил глубину в декабре 1952 года. [2]
В отложениях Бездны Горизонта, одной из самых глубоких хадальных траншей, обитает сообщество круглых червей . Исследование 2016 года показало, что численность особей в этом сообществе в шесть раз больше, чем на участке на краю траншеи на высоте примерно 6250 м (20 510 футов) вблизи глубины, а разница в биомассе между этими местами еще больше. С другой стороны, видовое разнообразие на склоне желоба в два раза больше, вероятно, из-за небольшого количества условно-патогенных видов в желобе. [3] Показатели численности и биомассы аналогичны для глубин Марианской впадины, но значительно ниже в Перу-Чилийском желобе . [4]
Желоб Тонга и рабочая зона были обследованы судном обеспечения Deep Submersible Support Vessel DSSV Pressure Drop с многолучевой эхолотной системой Kongsberg SIMRAD EM124. Собранные данные будут переданы в рамках инициативы GEBCO Seabed 2030. [5] [6] Погружение было частью экспедиции «Пять глубин» . [7] Цель этой экспедиции — тщательно составить карту и посетить самые глубокие точки всех пяти мировых океанов к концу сентября 2019 года. [7]
В рамках экспедиции Five Deeps, Sirena Deep, находящаяся в 5750 км (3570 миль) от Horizon Deep, была посещена Виктором Весково во время первого спуска с экипажем на дно Sirena Deep 5 июня 2019 года (в зоне глубокого погружения). Ограничивающий фактор транспортного средства DSV , погружной аппарат модели Triton 36000/2) и измерил глубину 10 823 м (35 509 футов) ± 10 м (33 фута) путем прямых измерений давления CTD . [8] Этот спуск и прямое измерение глубины Бездны Сирены произошло через месяц после четырехкратного спуска на дно Бездны Челленджера , которая также находится примерно в 6000 км от желоба Тонга.
Область между желобом Тонга и задуговым бассейном Лау , хребет Тонга-Кермадек , движется независимо от Австралийской и Тихоокеанской плит и подразделяется на несколько небольших плит — плиты Тонга , Кермадек и Ниуафоу . Плита Тонга обращена к желобу Тонга. [9]
Система Тонга-Тренч-Дуга представляет собой неаккреционную конвергентную окраину с преобладанием растяжения. Тихоокеанская плита погружается во впадину на запад. Скорость конвергенции оценивается в 15 см/год (5,9 дюйма в год), но измерения GPS в северной впадине показывают, что скорость конвергенции там составляет 24 см/год (9,4 дюйма в год). [10] Это самая высокая скорость движения плит на Земле, в результате чего образуется самая активная зона мантийной сейсмичности Земли . [11] Скорость субдукции снижается к югу вдоль дуги Тонга-Кермадек с 24 см/год (9,4 дюйма в год) на севере до 6 см/год (2,4 дюйма в год) на юге, а также становится более наклонной к югу. Высокий уровень в желобе Тонга во многом обусловлен сокращением протяженности в бассейне Лау. [12] Расширение земной коры в миоценовом хребте Лау-Колвилл началось в 6 млн лет назад, что инициировало открытие бассейна Лау - прогиба Гавр . С тех пор это расширение распространилось на юг и превратилось в центр распространения в бассейне Лау перед желобом Тонга. Таким образом, новая корка образуется перед впадинами Тонга-Кермадек, а старая корка потребляется за ней, в желобе Тонга. [13]
В то время как большинство сильных землетрясений происходит в зоне контакта между обеими тектоническими плитами, что связано с трением во время субдукции, другие возникают на Тихоокеанской плите из-за ее изгиба. [14] Тихоокеанская кора, которая спускается в желоб, древняя, 100–140 млн лет назад, относительно холодная и поэтому может хранить много упругой энергии. Когда он достигает глубины мантии, более чем на 600 км (370 миль), и сталкивается с барьерами, он искажается, что приводит к глубоким мантийным землетрясениям. [15]
Примерно в 500 км (310 миль) под бассейном Северной Фиджи отдельный сегмент погруженной Австралийской плиты столкнулся с погруженной Тихоокеанской плитой, что вызвало множество крупномасштабных землетрясений. Погруженная Тихоокеанская плита также деформируется при столкновении, поскольку обе плиты оседают на 660-километровом разрыве . Это столкновение плит, вероятно, произошло 5–4 млн лет назад, когда бассейн Лау начал открываться. [16]
Океанические желоба являются важными местами для формирования того, что впоследствии станет континентальной корой, и для переработки материала обратно в мантию . Вдоль желоба Тонга расплавы мантийного происхождения передаются в островодужные системы, собираются глубинные океанические осадки и фрагменты океанической коры. [10]
Северный конец желоба Тонга (на 15°10' ю.ш.), вероятно, связан с зоной разлома Фиджи, простираясь с востока на запад к северу от Фиджи, но желоб заканчивается сложным переходом от субдукции к сдвиговому движению , и характер сейсмичности указывает на наличие ц . Переходная зона шириной 100 км (62 мили), а не простой трансформный разлом . В этой зоне или рядом с ней находится тройное соединение хребта-гребня-хребта ( 15 ° 37' ю.ш., 174 ° 52' з.д. / 15,617 ° ю.ш., 174,867 ° з.д. / -15,617; -174,867 ), известное как Королевское или Мангатолу. Тройной перекресток (MTJ), характеризующийся деформацией и недавним интенсивным вулканизмом (см., например, Хоум-риф ). Вулканическая дуга Тофуа на северном хребте Тонга простирается менее чем на 40 км (25 миль) от северного конца желоба. [17]
К северу от MTJ расположен Северо-восточный центр распространения Лау (NELSC), простирающийся с юга на север, который перехватывает северную оконечность желоба Тонга и является одним из трех основных центров распространения в северной части бассейна Лау (вместе с Центром распространения Футуны и Северо-западным центром распространения). Центр распространения Лау). Максимальная скорость распространения в NELSC составляет 94 мм/год (3,7 дюйма в год), но распространение уменьшается до нуля на обоих концах центра распространения. Однако общая скорость расширения между Тонганской и Австралийской плитами составляет 157 мм/год (6,2 дюйма в год), и, таким образом, должны существовать дополнительные микроплиты и/или зоны деформаций. NELSC, вероятно, получает магматические поступления из горячей точки Самоа . [18] NELSC имеет морфологию, аналогичную морфологии медленно спрединговых хребтов со множеством плотно расположенных хребтов и впадин. Там, где он встречается с желобом, между хребтом Тонга, Тихоокеанской плитой и Австралийской плитой образуется граница хребта-трансформации. [17]
К северо-востоку от 60-градусного изгиба желоба Тонга дно Тихого океана полно параллельных линий. Они были интерпретированы как остатки вымершего центра распространения с востока на запад на Тихоокеанской плите, намного старше желоба Тонга. [17]
На своем южном конце ( около 26° ю.ш. ) желоб Тонга сталкивается с цепью подводных гор Луисвилля , цепью гайотов и подводных гор на Тихоокеанской плите, примерно параллельной Гавайско-Императорской цепи подводных гор в северной части Тихого океана. Зона столкновения Луисвилля мигрирует на юг со скоростью 18 см/год (7,1 дюйма/год) из-за разницы в наклонном угле между хребтом Луисвилля относительно направления сближения. В восточной части бассейна Лау центры спрединга распространяются на юг примерно с такой же скоростью. Зона столкновения также смещает желоб Тонга на северо-запад относительно желоба Кермадек на ок. 50 км (31 миль) . [10] Погружение хребта Луисвилл вызвало значительную эрозию на внешнем крае южной преддуги Тонга и, вероятно, ускорило опускание желоба Тонга, процесс, который делает желоб Тонга вторым по глубине желобом на Земле и значительно глубже желоба Кермадек. [19]
Самая старая и самая западная из подводных гор Луисвилля, подводная гора Осборн , расположена на краю впадины, и ее бывшая плоская вершина в настоящее время наклонена в сторону впадины. [20] К западу от подводной горы Осборн широкая зона разломных блоков обмелевает траншею на 3000 м (9800 футов), в то время как прилегающая преддуга поднимается на ок. 300 м (980 футов) и покрыт каньонами . [21]
Зона столкновения Луисвилля коррелирует с зоной сейсмического затишья вдоль желоба Тонга-Кермадек, известной как «Луисвилльский разрыв». Этот разрыв в сейсмичности указывает на то, что погружающиеся подводные горы подавляют или даже предотвращают сейсмичность в зонах субдукции, возможно, за счет увеличения интервалов между землетрясениями, но механизм этого процесса плохо изучен. [22]
Геохимические данные свидетельствуют о том, что цепь Луисвилля погружалась под дугу Тонга-Кермадек с 4 млн лет назад. Сейсмические исследования выявили направленный на юг вдоль дуги мантийный поток, который указывает на то, что тихоокеанская мантия заменяется индо-австралийской мантией к западу от желоба Тонга. [23]
Желоб Осборн, расположенный на 25,5 ° южной широты к северу от зоны столкновения хребта Луисвилл, представляет собой вымерший спрединговый хребет длиной 900 км (560 миль) на полпути между двумя большими океаническими плато к северу и югу от желоба Тонга соответственно: Манихики 1750 км ( 1090 миль) к северу и Хикуранги в 1550 км (960 миль) к югу. Эти плато когда-то составляли часть большой магматической провинции (LIP) Онтонг-Джава -Манихики-Хикуранги площадью 100 × 10 6 км 3 (3,5 × 10 18 куб. футов) . Распространение между плато прекратилось, когда Хикуранги столкнулся с возвышенностью Чатем к востоку от Новой Зеландии, возраст которого, по оценкам, произошел 86 млн лет назад [24] , хотя, возможно, это произошло совсем недавно, около 79 млн лет назад. [25] Западный конец желоба Осборн ограничен желобом Тонга, а восточный - откосом Вишбоун-Восточный Манихики . Между ними желоб Осборна разделен на три сегмента, разделенных правыми смещениями. Вблизи желоба Тонга на батиметрию этих структур влияет вращение Тихоокеанской плиты. [26]
Подводная гора Козерог — гайот, расположенный на восточной стене северного желоба Тонга (см. карту выше). Это большой гайот шириной 100 км (62 мили) у основания, а небольшая часть его рифовой или лагунной вершины достигает 440 м (1440 футов) ниже уровня моря. Изгиб Тихоокеанской плиты у желоба Тонга в настоящее время разрезает ее, как буханку хлеба: внутри гайота параллельно желобу развивается система горстов и грабенов простирания с севера на юг; западный склон гайота достиг траншеи глубиной 9 000 м (30 000 футов) и начал ее заполнять; вершина гайота наклонена на 1,7 ° в сторону желоба, а его центр находится всего в 45 км (28 миль) от оси желоба. [27] Ожидается, что подводная гора Козерога будет полностью поглощена желобом в течение 500 000 лет. [28]
Когда в 1970 году миссия «Аполлон-13» была прервана из-за взрыва кислородного баллона, ей пришлось доставить на Землю весь лунный модуль . Поскольку LEM был сброшен перед входом в атмосферу, его радиоизотопный термоэлектрический генератор распался в атмосфере, а источник тепла упал в район Тихого океана, который находится либо в желобе Тонга, либо вблизи него. Однако из-за защитного кожуха при мониторинге атмосферы и океана не удалось обнаружить выбросы 238 Pu ( период полураспада 87,7 года), используемого в качестве источника тепла в термоэлектрическом генераторе. [29]
22 ° ю.ш. 174 ° з.д. / 22 ° ю.ш. 174 ° з.д. / -22; -174
