Расслаивание (геология)
В геодинамике к под деламинацией понимают потерю и погружение (затопление) части самой нижней литосферы от тектонической плиты, которой она была прикреплена.
Механизм
[ редактировать ]Внешняя часть Земли разделена на верхний слой литосферы и нижний слой астеносферы . Литосферный слой состоит из двух частей: верхней — коровой литосферы и нижней — мантийной литосферы. Литосфера коры находится в нестабильном механическом равновесии , поскольку подстилающая мантийная литосфера имеет большую плотность , чем астеносфера ниже. [1] Разницу в плотности можно объяснить тепловым расширением/сжатием, составом и фазовыми изменениями. [2] Отрицательная плавучесть нижней континентальной коры и мантийной литосферы приводит к расслоению. [3]
Расслоение происходит, когда нижняя континентальная кора и мантийная литосфера отрываются от верхней континентальной коры. Для того, чтобы расслоение началось, необходимо выполнить два условия:
- Нижняя литосфера должна быть плотнее астеносферы.
- Должно произойти внедрение более плавучей астеносферы, контактирующей с земной корой и заменяющей плотную нижнюю литосферу.
Метаморфический в нижней части коры является основным механизмом , переход от основной гранулитовой фации к более плотной эклогитовой фации ответственным за создание отрицательной плавучести нижней литосферы. [3] Нижняя кора претерпевает инверсию плотности, в результате чего она отрывается от верхней коры и погружается в мантию. [4] Инверсии плотности более вероятны там, где есть высокие температуры мантии. Это ограничивает это явление дуговыми средами, вулканическими рифтовыми окраинами и континентальными областями, подвергающимися расширению. [4]
Астеносфера поднимается до тех пор, пока не вступит в контакт с основанием нижней коры, в результате чего нижняя кора и литосферная мантия начинают отслаиваться. Оползень, растрескивание или плюмовая эрозия облегчают внедрение подстилающей астеносферы. [1] Потенциальная энергия, которая вызывает расслоение, высвобождается по мере того, как горячая астеносфера низкой плотности поднимается и заменяет холодную литосферу более высокой плотности. [2] Разделение нижних слоев коры и литосферной мантии контролируется эффективной вязкостью верхней континентальной коры. Эти процессы часто происходят в условиях рифтинга , плюмовой эрозии, столкновения континентов или там, где существует конвективная нестабильность. [1]
Конвективные неустойчивости способствуют расслоению. Конвекция создать может просто отслаивать нижнюю кору или, в другом сценарии, Рэлея-Тейлора неустойчивость . Из-за нестабильности в определенной области основание литосферы распадается на нисходящие сгустки, питаемые расширяющейся областью истончения литосферы. Пространство, оставленное уходящей литосферой, заполняется поднимающейся астеносферой. [5]
Другие факторы расслаивания
[ редактировать ]По мере того как расслоение продолжается, все больше астеносферы поднимается, чтобы заменить нижнюю литосферу, когда она погружается. Этот процесс вызывает три различных изменения, которые могут повлиять на процесс расслаивания. [1]
- Если вязкость восходящей астеносферы больше вязкости мантийной литосферы, то расслаивание прекратится.
- Поднимающаяся астеносфера образует два охлажденных твердых пограничных слоя сверху и снизу силлового слоя . Это уменьшает толщину самой нижней части коры, которая ведет себя вязко.
- Оседание литосферы приводит к увеличению толщины той части самой нижней коры, которая ведет себя вязко.
Если преобладает замерзание астеносферы (2), система устойчива, однако если доминирует проседание и, следовательно, отделение нижней литосферы (3), система неустойчива. Процессы (2) и (3) конкурируют друг с другом. [1]
Геологические эффекты
[ редактировать ]Расслоение литосферы имеет два основных геологических эффекта. Во-первых, поскольку большая часть плотного материала удаляется, оставшаяся часть коры и литосферы подвергается быстрому поднятию , образуя горные хребты. Во-вторых, поток горячего мантийного материала сталкивается с основанием тонкой литосферы и часто приводит к плавлению и новой фазе вулканизма . приписывались мантийным плюмам . Таким образом, расслоением могут быть обусловлены некоторые вулканические регионы, которые в прошлом [6]
Связь с тектоническими процессами
[ редактировать ]Расслоение наблюдается в зонах конвергенции, особенно там, где происходят континентально-континентальные столкновения. Например, расслоение наблюдается на Тибетском нагорье , образовавшемся в результате столкновения Индии с Азией. Наблюдения, подтверждающие расслоение, включают внезапный основной вулканизм и ускорение подъема, произошедшее от 14 до 11 млн лет назад. [3]
Области расширения также связаны с расслаиванием. Отрицательная плавучесть нижней литосферы приводит к расслоению как в условиях столкновения, так и в условиях растяжения. Во время обрушения горного пояса толстые корни земной коры под тем, что раньше было горой, исчезают. Процессы, стоящие за этим исчезновением, не ясны. Гранитные плутоны, образовавшиеся в результате сильных тепловых импульсов, были связаны с исчезновением толстых корней земной коры. Расслоение является вероятным источником тепловых импульсов. [3]
Тектоническое развитие обрушившихся горных поясов активно обсуждается. Некоторые утверждают, что расслаивание вызывает второе поднятие наряду с утолщением земной коры, нагреванием и вулканизмом. Другие утверждают, что расслаивание вызывает разрушение и истончение земной коры. Некоторые исследователи предполагают, что примером этого могут служить Сьерра-Невада (Калифорния) , провинция Бассейнов и хребтов и плато Колорадо на западе США. [3]
Геологические примеры
[ редактировать ]Один из примеров последствий расслаивания литосферы можно увидеть в Сьерра-Неваде (США)², провинции Бассейн и хребет и на плато Колорадо на западе США. [3] Во время расширения земной коры в провинции Бассейнов и Хребтов 10 миллионов лет назад подъем астеносферы истончил литосферу. Нагрев, вызванный подъемом более теплой астеносферы, создал зону пониженной вязкости земной коры, и на флангах бассейна и хребта произошло расслоение. Поднятие горного хребта Сьерра-Невада в Калифорнии и плато Колорадо произошло на флангах в результате потери нижней литосферы высокой плотности. Эклогитовые ксенолиты, обнаруженные в коре этого региона, подтверждают метаморфическое фазовое изменение, связанное с инверсией плотности в нижней коре. [3] Возможно, что Сьерра-Невада (США) — единственное место на Земле, где в настоящее время из земной коры происходит удаление плотного материала. [4]
См. также
[ редактировать ]- Литосферная капля
- Горное здание
- Орогенез
- Эпейрогения
- Тектоника плит
- Мантийная конвекция
- Обшивка (геология)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и Берд, П. (1979). Расслоение континентов и плато Колорадо. Журнал геофизических исследований: Solid Earth (1978–2012), 84 (B13), 7561-7571.
- ^ Перейти обратно: а б Кей, Р.В., и Мальбург Кей, С. (1993). Деламинация и деламинационный магматизм.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Мейснер Р. и Муни В. (1998). Слабость нижней континентальной коры: условие расслаивания, поднятия и ухода. Тектонофизика, 296(1), 47-60.
- ^ Перейти обратно: а б с Роллинсон, HR (2009). Ранние системы Земли: геохимический подход. Джон Уайли и сыновья.
- ^ Нильсен, С.Б., Полсен, Дж.Е., Хансен, Д.Л., Геммер, Л., Клаузен, О.Р., Якобсен, Б.Х., ... и Галлахер, К. (2002). Палеоценовое начало кайнозойского поднятия в Норвегии. Геологическое общество, Лондон, Специальные публикации, 196 (1), 45–65.
- ^ Фулджер, GR (2011). Плиты против шлейфов: геологический спор. Джон Уайли и сыновья.