Ридж толчок
Толчок хребта (также известный как гравитационное скольжение или сила скольжения плит ) — это предполагаемая движущая сила движения плит в тектонике плит , которая происходит на срединно-океанических хребтах в результате скольжения жесткой литосферы вниз по горячей поднятой астеносфере под срединно-океаническими хребтами. . Хотя это называется гребневым толчком, этот термин несколько вводит в заблуждение; на самом деле это объемная сила , которая действует по всей океанской плите, а не только на хребте, в результате гравитационного притяжения . Название происходит от более ранних моделей тектоники плит, в которых толчок хребтов в первую очередь приписывался апвеллингу магмы на срединно-океанических хребтах, раздвигающему или расклинивающему плиты.
Механика
[ редактировать ]
Толчок хребта является результатом гравитационных сил, действующих на молодую приподнятую океаническую литосферу вокруг срединно-океанических хребтов , заставляя ее скользить вниз по аналогично поднятой, но более слабой астеносфере и толкать литосферный материал дальше от хребтов. [1]
Срединно-океанические хребты — длинные подводные горные цепи, возникающие на границах расходящихся плит в океане, где новая океаническая кора формируется за счет апвеллинга мантийного материала в результате расширения тектонических плит и относительно неглубокого (выше ~60 км) декомпрессионного плавления . [1] Поднимающаяся мантия и свежая кора более горячие и менее плотные, чем окружающая кора и мантия, но охлаждаются и сжимаются с возрастом, пока не достигнут равновесия с более старой корой около 90 млн лет назад. [1] [2] [3] Это вызывает изостатическую реакцию, которая заставляет молодые регионы, ближайшие к границе плиты, подниматься над более старыми регионами и постепенно опускаться с возрастом, создавая морфологию срединно-океанических хребтов. [1] Более сильное тепло на хребте также ослабляет породу ближе к поверхности, поднимая границу между хрупкой литосферой и более слабой, пластичной астеносферой, создавая аналогичную приподнятую и наклонную структуру под хребтом. [3]
Эти приподнятые элементы создают толчок гребня; Силе тяжести, действующей на литосферу на срединно-океаническом хребте, в основном противодействует нормальная сила, исходящая от подстилающей породы, но остальная часть действует, толкая литосферу вниз по наклонной астеносфере и в сторону от хребта. [1] [3] Поскольку астеносфера слаба, толчка хребта и других движущих сил достаточно, чтобы деформировать ее и позволить литосфере скользить по ней, чему противостоят сопротивление на границе литосферы и астеносферы и сопротивление субдукции на границах сходящихся плит . [3] Толчок хребта в основном активен в литосфере моложе 90 млн лет назад, после чего она достаточно остыла, чтобы достичь теплового равновесия с более старым материалом, и наклон границы литосферы и астеносферы фактически становится нулевым. [2]
История
[ редактировать ]Ранние идеи (1912–1962)
[ редактировать ]Несмотря на свой нынешний статус одной из движущих сил тектоники плит , толкание хребтов не было включено ни в одно из Альфреда Вегенера предложений по дрейфу континентов в 1912–1930 годах , которые были выдвинуты до открытия срединно-океанических хребтов и не содержали каких-либо конкретных механизмов, с помощью которых процесс мог произойти. [4] [5] [6] Даже после развития акустического зондирования глубин и открытия глобальных срединно-океанических хребтов в 1930-х годах идея о распространяющейся силе, действующей на хребты, не упоминалась в научной литературе до тех пор, пока Гарри Хесс не предложил в 1960 году предложение о расширении морского дна , которое включало в себя толкающая сила на срединно-океанических хребтах в результате подъема магмы, расклинивающей литосферу . [4] [7] [8] [9]
Гравитационные модели
[ редактировать ]В 1964 и 1965 годах Эгон Орован предложил первый гравитационный механизм распространения на срединно-океанических хребтах, постулируя, что распространение может быть выведено из принципов изостазии . По предложению Орована, давление внутри и непосредственно под поднятым хребтом превышает давление в океанической коре по обе стороны из-за большего веса вышележащей породы, вытесняющей материал от хребта, в то время как более низкая плотность материала хребта по сравнению с окружающая кора постепенно компенсировала бы больший объем породы вплоть до глубины изостатической компенсации . [10] [11] Подобные модели были предложены Ллибоутри в 1969 г., Парсонсом и Ричером в 1980 г. и другими. [11] В 1969 году Хейлз предложил модель, в которой поднятая литосфера срединно-океанических хребтов соскользнула вниз по поднятому хребту, а в 1970 году Джейкоби предположил, что менее плотный материал и изостазия предложений Орована и других вызвали поднятие, которое привело к скольжению, подобному Предложение Хейлза. [11] Термин «сила толчка гребня» был придуман Форсайтом и Уедой в 1975 году. [11] [12]
Значение
[ редактировать ]Ранние модели тектоники плит , такие как Гарри Гесса модель распространения морского дна , предполагали, что движения плит и активность срединно-океанических хребтов и зон субдукции были в первую очередь результатом конвекционных течений в мантии, тянущих земную кору и доставляющих свежие, горячие магма на срединно-океанических хребтах . [4] [7] Дальнейшее развитие теории показало, что некоторая форма толчка хребта помогла дополнить конвекцию, чтобы поддерживать движение плит, но в 1990-х годах расчеты показали, что тяга плиты - сила, которую субдуцированная часть плиты оказывает на прикрепленную кору на поверхности. , был на порядок сильнее, чем гребневый толчок. [1] [4] [6] [10] [11] [12] По состоянию на 1996 год растягивание плит обычно считалось доминирующим механизмом, вызывающим тектонику плит. [4] [6] [12] Современные исследования, однако, показывают, что эффекты притяжения плит в основном сводятся на нет силами сопротивления в мантии, ограничивая их лишь в 2-3 раза большей эффективной силой сил отталкивания хребтов в большинстве плит, и что мантийная конвекция, вероятно, слишком медленная. для сопротивления между литосферой и астеносферой, чтобы объяснить наблюдаемое движение плит. [1] [4] [13] Это восстанавливает силу толчка хребтов как одного из доминирующих факторов движения плит.
Противоборствующие силы
[ редактировать ]Толканию хребта в первую очередь противодействует сопротивление плит, которое представляет собой силу сопротивления жесткой литосферы, движущейся по более слабой, пластичной астеносфере. [3] [14] По оценкам моделей, толчка хребта, вероятно, достаточно, чтобы преодолеть сопротивление плиты и поддерживать движение плиты в большинстве областей. [14] [15] Притяжению плит аналогичным образом противостоит сопротивление субдукции литосферы в мантию на границах сходящихся плит . [3] [14]
Выдающиеся квалификации
[ редактировать ]Исследования Резене Махаценте показывают, что движущие напряжения, вызванные толканием хребта, будут рассеиваться за счет разломов и землетрясений в материале плит, содержащем большое количество несвязанной воды, но они приходят к выводу, что толчок хребта по-прежнему является значительной движущей силой в существующих плитах из-за редкости Внутриплитные землетрясения в океане. [15]
На плитах с особенно маленькими или молодыми погружающимися плитами толчок хребта может быть преобладающей движущей силой движения плиты. [13] [14] По мнению Стефаника и Джерди, сила толкания хребта, действующая на Южноамериканскую плиту, примерно в 5 раз превышает силу тяги плиты, действующую на ее погружающиеся края, из-за небольшого размера погружающихся плит на окраинах Шотландии и Карибского бассейна . [14] Плита Наска также испытывает относительно небольшое притяжение плиты, примерно равное толканию ее хребта, поскольку материал плиты молодой (возраст не более 50 миллионов лет) и, следовательно, менее плотный и с меньшей склонностью погружаться в мантию. [13] Это также приводит к тому, что погружающаяся плита Наска испытывает субдукцию плоской плиты - одно из немногих мест в мире, где это происходит в настоящее время. [16]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г Тюркотт, ДЛ; Шуберт, Г. (2002). «Тектоника плит». Геодинамика (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета . стр. 1–21. ISBN 0-521-66186-2 .
- ^ Jump up to: а б Мейер, ПТ; Вортель, MJR ; Зобак, Мэри Лу (1992). «Динамика движения Южно-Американской плиты». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 97 (Б8): 11915–11931. Бибкод : 1992JGR....9711915M . дои : 10.1029/91JB01123 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж ДиВенере, Вик (21 мая 2017 г.). «Движущие силы движения плит» . Колумбийский университет, факультет наук о Земле и космосе . Проверено 7 апреля 2018 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Эрл, Стивен (2016). «Тектоника плит» . Физическая геология . Независимая издательская платформа CreateSpace. ISBN 9781537068824 .
- ^ Хьюз, Патрик (15 августа 2007 г.). «Вегенер, Альфред Лотар (1880-1930)». Научная энциклопедия Ван Ностранда . Хобокен, Нью-Джерси, США: John Wiley & Sons, Inc. doi : 10.1002/0471743984.vse9783 . ISBN 978-0471743989 .
- ^ Jump up to: а б с Киус, В. Жаклин; Тиллинг, Роберт (1996). Эта динамическая Земля: история тектоники плит . Вашингтон, округ Колумбия: Типография правительства США. ISBN 0-16-048220-8 .
- ^ Jump up to: а б Гесс, HH (январь 1962 г.). Петрологические исследования . США: Геологическое общество Америки. стр. 599–620. doi : 10.1130/petrologic.1962.599 . ISBN 0813770165 .
- ^ «Гарри Гесс 1906-1969» . ПБС . 1998 год . Проверено 28 апреля 2018 г.
- ^ «Гесс предлагает расширение морского дна в 1960 году» . ПБС . 1998 год . Проверено 28 апреля 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Орован, Э. (20 ноября 1964 г.). «Континентальный дрейф и происхождение гор: горячая ползучесть и разрушение ползучести являются решающими факторами в формировании континентов и гор». Наука . 146 (3647): 1003–1010. дои : 10.1126/science.146.3647.1003 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 17832393 .
- ^ Jump up to: а б с д и Ботт, MHP (1991). «Толчок гребня и связанное с ним внутреннее напряжение пластины в нормальных и горячих областях». Тектонофизика . 200 (1–3): 17–32. Бибкод : 1991Tectp.200...17B . дои : 10.1016/0040-1951(91)90003-б .
- ^ Jump up to: а б с Форсайт, Дональд; Уеда, Сейя (1 октября 1975 г.). «Об относительной важности движущих сил движения плит» . Международный геофизический журнал . 43 (1): 163–200. Бибкод : 1975GeoJ...43..163F . дои : 10.1111/j.1365-246x.1975.tb00631.x . ISSN 0956-540X .
- ^ Jump up to: а б с Ричардсон, РМ; Кокс, Б.Л. (1984). «Эволюция океанической литосферы: исследование движущей силы плиты Наска». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 89 (Б12): 10043–10052. Бибкод : 1984JGR....8910043R . дои : 10.1029/JB089iB12p10043 .
- ^ Jump up to: а б с д и Стефаник, М; Джерди, DM (1992). «Наблюдения за напряжением и модели движущих сил Южноамериканской плиты». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 97 (Б8): 11905–11913. Бибкод : 1992JGR....9711905S . дои : 10.1029/91JB01798 .
- ^ Jump up to: а б Махаценте, Р. (2017). «Глобальные модели силы хребта, геоида и прочности литосферы океанических плит». Чистая и прикладная геофизика . 174 (12): 4395–4406. Бибкод : 2017PApGe.174.4395M . дои : 10.1007/s00024-017-1647-2 . S2CID 135176611 .
- ^ Гучер, Массачусетс; Спакман, В.; Биджваард, Х.; Энгдаль, ER (2000). «Геодинамика плоской субдукции: сейсмичность и томографические ограничения на окраине Анд» . Тектоника . 19 (5): 814–833. Бибкод : 2000Tecto..19..814G . дои : 10.1029/1999TC001152 .
