Тонга желоб
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.
Горизонт Глубокий
[ редактировать ]
Самая глубокая точка желоба Тонга, Глубина Горизонта. 23 ° 15'30 "ю.ш. 174 ° 43'36" з.д. / 23,25833 ° ю.ш. 174,726667 ° з.д. , 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]
одной из самых глубоких хадальных В отложениях Бездны Горизонта, впадин, 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]
Спуск с экипажем
[ редактировать ]
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, расположенная 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). транспортного средства DSV Ограничивающий фактор , 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.
Геология
[ редактировать ]Дуговая система Тонга-Кермадек
[ редактировать ]Область между желобом Тонга и Лау задуговым бассейном , 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] Земли Это самая высокая скорость плит на Земле, в результате чего образуется самая активная зона мантийной сейсмичности . [11] Скорость субдукции снижается на юг 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 6 млн лет назад, что положило начало открытию бассейна Лау - Гаврского прогиба . 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 желобами Тонга-Кермадек, а старая корка потребляется за ней, в желобе Тонга. [13]
Тихоокеанская плитовая лавина
[ редактировать ]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, опускающаяся в желоб, древняя, возрастом 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, глубинные океанические осадки и фрагменты океанической коры. собираются [10]
Переход желоба Тонга – бассейна Лау
[ редактировать ]
Северный конец желоба Тонга (на 15°10' ю.ш.), вероятно, связан с зоной разлома Фиджи , простирающейся 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 гребень-гребень ( 15 ° 37' ю.ш., 174 ° 52' з.д. / 15,617 ° ю.ш., 174,867 ° з.д. ), известный как Тройное соединение Короля или Мангатолу (MTJ), характеризующееся деформациями и недавним и 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]
Столкновение с цепью подводных гор Луисвилля
[ редактировать ]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 в год (7,1 дюйма в год) из-за разницы в наклоне угла 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 краю южной преддуги Тонги и, вероятно, ускорило опускание желоба Тонга, процесс, который делает желоб Тонга вторым по глубине желобом на Земле и значительно глубже, чем Кермадекский желоб. [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]
Осборн-Трог
[ редактировать ]Желоб Осборна, расположенный на 25,5 ° ю.ш. 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 входили в состав территории размером 100 × 10 6 км 3 (3.5 × 10 18 куб. футов) Онтонг-Ява -Манихики-Хикуранги Большая магматическая провинция (ЛИП). Распространение между плато прекратилось, когда Хикуранги столкнулся с возвышенностью Чатем к востоку от Новой Зеландии, возраст которой, по оценкам, произошел 86 млн лет назад. [24] хотя может быть и совсем недавно, около 79 млн лет назад. [25] Западный конец желоба Осборн ограничен желобом Тонга, а восточный - уступом 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
[ редактировать ]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 система горстов и грабенов параллельно желобу развивается 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 Козерог будет полностью поглощена желобом в течение 500 000 лет. [28]
Аполлон-13
[ редактировать ]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 корпуса выпуск 238 Pu ( период полураспада 87,7 лет), используемый в качестве источника тепла в термоэлектрическом генераторе, можно обнаружить с помощью мониторинга атмосферы и океана. [29]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Смит и Прайс 2006 , с. 316
- ^ «Справочник названий подводных объектов GEBCO» . ГЕБКО . 26 апреля 2015 года . Проверено 9 апреля 2017 г.
- ^ Ледюк и др. 2016 , Аннотация
- ^ Ледюк и др. 2016 , с. 8
- ^ Проект Nippon Foundation-GEBCO Seabed 2030
- ^ «Объявлено о крупном партнерстве между проектом The Nippon Foundation-GEBCO Seabed 2030 и экспедицией Five Deeps» . gebco.net . 11 марта 2019 года . Проверено 19 июня 2019 г.
- ^ Jump up to: а б «Экспедиция пяти глубин: Домой» . Fivedeeps.com . Проверено 9 января 2019 г.
- ^ «ПОДТВЕРЖДЕНО: Horizon Deep, вторая по глубине точка на планете» (PDF) . Fivedeeps.com . Проверено 19 июня 2019 г.
- ^ Bird 2003 , плита Тонга (TO), плита Кермадек (KE) и плита Ниуафоу (NI), стр. 28
- ^ Jump up to: а б с Райт и др. 2000 , Геологические условия, стр. 490–491.
- ^ Бевис и др. 1995 , Аннотация
- ^ Смит и др. 2003 , с. 100
- ^ Смит и др. 2003 , с. 114
- ^ Гарсиа-Кастелланос, Торне и Фернандес 2000
- ^ Доказательства и др. 1995 , с. 251.
- ^ Ричардс, Холм и Барбер 2011 , Аннотация
- ^ Jump up to: а б с Райт и др. 2000 , Карта 1: Граница смещения и окончание желоба, стр. 499–502.
- ^ Герман и др. 2006 , стр. 3–4
- ^ Контрерас-Рейес и др. 2011 г. , рис. 1, с. 2; [6], с. 2
- ^ Контрерас-Рейес и др. 2011 , 4:12; 14:38
- ^ Стратфорд и др. 2015 , с. 6. Геологическая обстановка
- ^ Пирс и Уоттс, 2010 , Столкновение хребта Луисвилл и желоба Тонга, стр. 9–11; Рис. 3, с. 10
- ^ Тимм и др. 2013 , стр. 2.
- ^ Уортингтон и др. 2006 , Аннотация
- ^ ван де Лагемаат, Сюзанна Х.А.; Камп, Питер Дж. Дж.; Бошман, Лидиан М.; ван Хинсберген, Доу Джей Джей (2023). «Согласование мелового распада и гибели плиты Феникс с горогенезом Восточной Гондваны в Новой Зеландии» (PDF) . Обзоры наук о Земле . 236 (104276). Бибкод : 2023ESRv..23604276V . doi : 10.1016/j.earscirev.2022.104276 . ISSN 0012-8252 .
- ^ Уортингтон и др. 2006 , стр. 686–687.
- ^ Hill & Glasby 1996 , Аннотация; Морфология и сейсмические данные, стр. 21–24.
- ^ Hill & Glasby 1996 , с. 20
- ^ Ферлонг и Уолквист 1999 , с. 27
Источники
[ редактировать ]- Бевис, М.; Тейлор, ФРВ; Шутц, Бельгия; Реси, Дж.; Исакс, БЛ; Хелу, С.; Сингх, Р.; Кендрик, Э.; Стоуэлл, Дж.; Тейлор, Б.; Калмант, С. (1995). «Геодезические наблюдения очень быстрой конвергенции и расширения задней дуги дуги Тонга» . Природа . 374 (6519): 249–251. Бибкод : 1995Natur.374..249B . дои : 10.1038/374249a0 . S2CID 4331835 . Проверено 9 апреля 2017 г.
- Берд, П. (2003). «Обновленная цифровая модель границ плит». Геохимия, геофизика, геосистемы . 4 (3): 1027. Бибкод : 2003GGG.....4.1027B . CiteSeerX 10.1.1.695.1640 . дои : 10.1029/2001GC000252 . S2CID 9127133 .
- Контрерас-Рейес, Э.; Гревемейер, И.; Уоттс, AB; Флю, скорая помощь; Пирс, К.; Мёллер, С.; Папенберг, К. (2011). «Глубинная сейсмическая структура зоны субдукции Тонга: последствия для гидратации мантии, тектонической эрозии и дугового магматизма». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 116 (Б10): В10103. Бибкод : 2011JGRB..11610103C . CiteSeerX 10.1.1.725.500 . дои : 10.1029/2011JB008434 .
- Гарсиа-Кастелланос, Д.; Торн, М.; Фернандес, М. (2000). «Эффекты растяжения плит на основе анализа изгиба желобов Тонга и Кермадек (Тихоокеанская плита)» (PDF) . Международный геофизический журнал . 141 (2): 479–484. Бибкод : 2000GeoJI.141..479G . дои : 10.1046/j.1365-246x.2000.00096.x . Проверено 9 апреля 2017 г.
- немецкий, ЧР; Бейкер, ET; Коннелли, ДП; Луптон, Дж. Э.; Ресинг, Дж.; Прин, РД; Уокер, СЛ; Эдмондс, Х.Н.; Ленгмюр, Швейцария (2006). «Гидротермальные исследования рифта и спредингового центра Фонуалеи и северо-восточного спредингового центра Лау». Геохимия, геофизика, геосистемы . 7 (11): Q11022. Бибкод : 2006GGG.....711022G . CiteSeerX 10.1.1.846.412 . дои : 10.1029/2006GC001324 . S2CID 59394719 .
- Ферлонг, РР; Уолквист, Э.Дж. (1999). «Космические миссии США с использованием радиоизотопных энергетических систем» (PDF) . Ядерные новости . 42 :26–35 . Проверено 9 апреля 2017 г.
- Хилл, ПиДжей; Глэсби, врач общей практики (1996). «Подводная гора Козерога – геология и геофизика погружающегося гайота». В Мейлане, Массачусетс; Глэсби, врач общей практики (ред.). Плато Манихики, подводные горы Макиас и Козерог, Ниуэ и впадина Тофуа: результаты круизов Туи (PDF) . Технический бюллетень SOPAC (отчет). Том. 10. С. 17–29. Архивировано из оригинала (PDF) 15 апреля 2017 г. Проверено 14 апреля 2017 г.
- Ледюк, Д.; Роуден, А.А.; Глуд, Р.Н.; Венцхёфер, Ф.; Китазато, Х.; Кларк, MR (2016). «Сравнение инфаунистических сообществ глубокого дна и края желоба Тонга: возможные последствия различий в снабжении органическими веществами» (PDF) . Глубоководные исследования. Часть I: Статьи океанографических исследований . 116 : 264–275. Бибкод : 2016DSRI..116..264L . дои : 10.1016/j.dsr.2015.11.003 . Проверено 17 апреля 2017 г.
- Пирс, К.; Уоттс, Т. (2010). Постдокторанты в области морской геофизики. Дополнительные сведения (Отчет). Даремский университет/Оксфордский университет. CiteSeerX 10.1.1.619.2915 .
- Ричардс, С.; Холм, Р.; Барбер, Г. (2011). «Когда сталкиваются плиты: тектоническая оценка глубоких землетрясений в регионе Тонга-Вануату» . Геология . 39 (8): 787–790. Бибкод : 2011Geo....39..787R . дои : 10.1130/G31937.1 . S2CID 140706943 . Проверено 24 декабря 2016 г.
- Смит, И.Е.; Прайс, RC (2006). «Дуга Тонга-Кермадек и задуговая система Гавр-Лау: их роль в разработке тектонических и магматических моделей западной части Тихого океана» . Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 156 (3): 315–331. Бибкод : 2006JVGR..156..315S . doi : 10.1016/j.jvolgeores.2006.03.006 . Проверено 19 марта 2017 г.
- Смит, И.Е.; Уортингтон, Ти Джей; Стюарт, РБ; Цена, РЦ; Гэмбл, Дж. А. (2003). «Кислый вулканизм в дуге Кермадек, юго-запад Тихого океана: переработка земной коры в океанических условиях». Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 219 (1): 99–118. Бибкод : 2003ГСЛСП.219...99С . CiteSeerX 10.1.1.972.7814 . дои : 10.1144/ГСЛ.СП.2003.219.01.05 . S2CID 140676351 .
- Стратфорд, В.; Пирс, К.; Паулатто, М.; Фуннелл, М.; Уоттс, AB; Гревемейер, И.; Бассетт, Д. (2015). «Сейсмическая скоростная структура и деформация из-за столкновения хребта Луисвилл с желобом Тонга-Кермадек» (PDF) . Международный геофизический журнал . 200 (3): 1503–1522. Бибкод : 2015GeoJI.200.1503S . дои : 10.1093/gji/ggu475 . Архивировано из оригинала (PDF) 26 октября 2015 года . Проверено 16 апреля 2017 г.
- Тимм, К.; Бассетт, Д.; Грэм, Ай-Джей; Лейборн, Мичиган; Де Ронд, CE; Вудхед, Дж.; Лейтон-Мэттьюз, Д.; Уоттс, AB (2013). «Субдукция подводных гор Луисвилля и ее влияние на течение мантии под центральной дугой Тонга-Кермадек» . Природные коммуникации . 4 : 1720. Бибкод : 2013NatCo...4.1720T . дои : 10.1038/ncomms2702 . ПМИД 23591887 .
- Уортингтон, Тим Дж.; Хекинян, Роджер; Стофферс, Питер; Кун, Томас; Хауф, Фолькмар (30 мая 2006 г.). «Трог Осборна: структура, геохимия и последствия палеоспредингового хребта среднего мела в южной части Тихого океана» . Письма о Земле и планетологии . 245 (3–4): 685–701. Бибкод : 2006E&PSL.245..685W . дои : 10.1016/j.epsl.2006.03.018 . Проверено 17 декабря 2016 г.
- Райт, диджей; Блумер, С.Х.; Маклауд, CJ; Тейлор, Б.; Гудлифф, AM (2000). «Батиметрия желоба и предгорья Тонга: серия карт» (PDF) . Морские геофизические исследования . 21 (5): 489–512. Бибкод : 2000Маргр..21..489Вт . дои : 10.1023/А:1026514914220 . S2CID 6072675 . Проверено 9 апреля 2017 г.