Сходящаяся граница
Конвергентная граница (также известная как деструктивная граница ) — это область на Земле, где две или более литосферные плиты сталкиваются . 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
[ редактировать ]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]
Океанический – океаническая конвергенция
[ редактировать ]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 ссылка ]
Континентально-океаническая конвергенция
[ редактировать ]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 ссылка ]
Континентальный – континентальная конвергенция
[ редактировать ]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 формируются на глубинах от 90 до 125 км (от 56 до 78 миль) и обнажаются на поверхности. [8] Сейсмические записи были использованы для картирования разорванных плит под Кавказской континентально-континентальной зоной конвергенции. [9] а сейсмическая томография картировала отдельные плиты под Тетической шовной зоной (горный пояс Альпы – Загрос – Гималаи). [10]
Вулканизм и вулканические дуги
[ редактировать ]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, порождающие 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. три магматические серии В ассоциации с дугами встречаются 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] член Андезитовый каждой серии обычно наиболее распространен. [13] а переход от базальтового вулканизма глубокого Тихоокеанского бассейна к андезитовому вулканизму окружающих вулканических дуг получил название андезитовой линии. [14] [15]
Задуговые бассейны
[ редактировать ]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
[ редактировать ]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 окружающих территорий. Океаническая впадина, Марианская впадина , является самой глубокой точкой океана на глубине около 11 000 м (36 089 футов). [ нужна ссылка ]
Землетрясения и цунами
[ редактировать ]Землетрясения распространены вдоль сходящихся границ. Область высокой сейсмической активности, зона Вадати-Беньоффа , обычно падает под углом 45° и отмечает погружающуюся плиту. Землетрясения произойдут на глубине 670 км (416 миль) вдоль границы Вадати-Бениофф. [ нужна ссылка ]
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 побережья Японии , унесшее жизни 16 000 человек и причинившее ущерб в размере 360 миллиардов долларов США, было вызвано землетрясением магнитудой 9, произошедшим вдоль сходящейся границы Евразийской и Тихоокеанской плит.
Аккреционный клин
[ редактировать ]Аккреционные клинья (также называемые аккреционными призмами ) образуются, когда осадки соскабливаются с погружающейся литосферы и помещаются на перекрывающую 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 разрушать эти недавно добавленные отложения. [5] Продолжающееся разломы аккреционного клина приводит к общему утолщению клина. [20] Топография морского дна играет определенную роль в аккреции, особенно в размещении магматической коры. [21]
Примеры
[ редактировать ]
- Столкновение Евразийской плиты и Индийской плиты , образующее Гималаи . [22] [23]
- Столкновение Австралийской плиты и Тихоокеанской плиты , образовавшее Южные Альпы в Новой Зеландии.
- Субдукция северной части Тихоокеанской плиты и северо-западной Северо-Американской плиты , образующая Алеутские острова .
- Субдукция плиты Наска под Южно-Американскую плиту с образованием Анд .
- Субдукция Тихоокеанской плиты под Австралийскую плиту и плиту Тонга , образующая комплекс Новой Зеландии и Новой Гвинеи . границ субдукции/трансформации
- В результате столкновения Евразийской и Африканской плит образовались Понтийские горы в Турции .
- Субдукция Тихоокеанской плиты под Марианскую плиту образовала Марианскую впадину .
- Субдукция плиты Хуан-де-Фука под Северо-Американскую плиту с образованием Каскадного хребта .
См. также
[ редактировать ]- Список тектонических плит
- Список взаимодействий тектонических плит - Движения литосферы Земли
- Обдукция - надвиг океанической литосферы на континентальную литосферу на границе сходящейся плиты.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Викандер, Рид; Монро, Джеймс С. (2016). Геол (2-е изд.). Бельмонт, Калифорния: Cengage Learning. ISBN 978-1133108696 . OCLC 795757302 .
- ^ Тэкли, Пол Дж. (16 июня 2000 г.). «Мантийная конвекция и тектоника плит: к интегрированной физической и химической теории». Наука . 288 (5473): 2002–2007. Бибкод : 2000Sci...288.2002T . дои : 10.1126/science.288.5473.2002 . ISSN 1095-9203 . ПМИД 10856206 .
- ^ Конрад, Клинтон П.; Литгоу-Бертеллони, Каролина (1 октября 2004 г.). «Временная эволюция движущих сил плит: важность «всасывания плиты» по сравнению с «притяжением плиты» в кайнозое». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 109 (Б10): В10407. Бибкод : 2004JGRB..10910407C . дои : 10.1029/2004JB002991 . hdl : 2027.42/95131 . ISSN 2156-2202 .
- ^ Бурдон, Бернар; Тернер, Саймон; Доссето, Энтони (1 июня 2003 г.). «Обезвоживание и частичное плавление в зонах субдукции: ограничения из-за неравновесий U-серии» . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 108 (B6): 2291. Бибкод : 2003JGRB..108.2291B . дои : 10.1029/2002JB001839 . ISSN 2156-2202 . Архивировано из оригинала 31 декабря 2019 г. Проверено 1 сентября 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с д П., Кири (2009). Глобальная тектоника . Клепейс, Кейт А., Вайн, Ф.Дж. (3-е изд.). Оксфорд: Уайли-Блэквелл. ISBN 9781405107778 . OCLC 132681514 .
- ^ Видиянторо, Шри; Хильст, Роб Д. Ван Дер; Гранд, Стивен П. (1 декабря 1997 г.). «Глобальная сейсмическая томография: снимок конвекции на Земле» . ГСА сегодня . 7 (4). ISSN 1052-5173 . Архивировано из оригинала 6 декабря 2018 г. Проверено 6 декабря 2018 г.
- ^ Конди, Кент К. (01 января 2016 г.). «Эволюция земной коры и мантии». Земля как развивающаяся планетарная система . Академическая пресса. стр. 147–199. дои : 10.1016/b978-0-12-803689-1.00006-7 . ISBN 9780128036891 .
- ^ Эрнст, В.Г.; Маруяма, С.; Уоллис, С. (2 сентября 1997 г.). «Быстрая эксгумация метаморфизованной континентальной коры сверхвысокого давления, вызванная плавучестью» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 94 (18): 9532–9537. Бибкод : 1997PNAS...94.9532E . дои : 10.1073/pnas.94.18.9532 . ISSN 0027-8424 . ПМК 23212 . ПМИД 11038569 .
- ^ Мумладзе, Чай; Форте, Адам М.; Каугилл, Эрик С.; Трекслер, Чарльз К.; Ниеми, Натан А.; Бурак Йыкылмаз, М.; Келлог, Луиза Х. (март 2015 г.). «Погруженные, оторванные и разорванные плиты под Большим Кавказом» . ГеоРесДж . 5 : 36–46. дои : 10.1016/j.grj.2014.09.004 . S2CID 56219404 .
- ^ Хафкеншайд, Э.; Вортель, MJR; Спакман, В. (2006). «История субдукции Тетического региона, полученная на основе сейсмической томографии и тектонических реконструкций» . Журнал геофизических исследований . 111 (Б8): B08401. Бибкод : 2006JGRB..111.8401H . дои : 10.1029/2005JB003791 .
- ^ Филпоттс, Энтони Р.; Аг, Джей Дж. (2009). Основы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. стр. 604–612. ISBN 9780521880060 .
- ^ Кастро, Антонио (январь 2014 г.). «Внекоровое происхождение гранитных батолитов» . Геонаучные границы . 5 (1): 63–75. дои : 10.1016/j.gsf.2013.06.006 .
- ^ Philpotts & Ague 2009 , с. 375.
- ^ Уоттерс, Вашингтон (7 апреля 2006 г.). «Маршалл, Патрик 1869–1950» . Маршалл, Патрик . Биографический словарь Новой Зеландии . Архивировано из оригинала 24 мая 2010 года . Проверено 26 ноября 2020 г.
- ^ Уайт, AJR (1989). «Андезитовая линия» . Петрология . Энциклопедия наук о Земле: 22–24. дои : 10.1007/0-387-30845-8_12 . ISBN 0-442-20623-2 .
- ^ Тейлор, Брайан; Мартинес, Фернандо (март 2002 г.). «Контроль мантийного клина при задуговой аккреции коры». Природа . 416 (6879): 417–420. Бибкод : 2002Natur.416..417M . дои : 10.1038/416417a . ISSN 1476-4687 . ПМИД 11919628 . S2CID 4341911 .
- ^ Тацуми, Ёсиюки; Отофудзи, Ё-Ичиро; Мацуда, Такааки; Нохда, Сусуму (10 сентября 1989 г.). «Вскрытие задугового бассейна Японского моря путем астеносферной инъекции». Тектонофизика . 166 (4): 317–329. Бибкод : 1989Tectp.166..317T . дои : 10.1016/0040-1951(89)90283-7 . ISSN 0040-1951 .
- ^ Оливер, Дж.; Сайкс, Л.; Айзакс, Б. (1 июня 1969 г.). «Сейсмология и новая глобальная тектоника». Тектонофизика . 7 (5–6): 527–541. Бибкод : 1969Tectp...7..527O . дои : 10.1016/0040-1951(69)90024-9 . ISSN 0040-1951 .
- ^ «Вопросы и ответы о меганадвиговых землетрясениях» . Природные ресурсы Канады . Правительство Канады. 19 октября 2018 г. Архивировано из оригинала 27 октября 2020 г. Проверено 23 сентября 2020 г.
- ^ Константиновская, Елена; Малавьей, Жак (1 февраля 2005 г.). «Эрозия и эксгумация аккреционных орогенов: экспериментальные и геологические подходы» (PDF) . Геохимия, геофизика, геосистемы . 6 (2): Q02006. Бибкод : 2005ГГГ.....6.2006К . дои : 10.1029/2004GC000794 . ISSN 1525-2027 . S2CID 128854343 .
- ^ Шарман, Джордж Ф.; Кариг, Дэниел Э. (1 марта 1975 г.). «Субдукция и аккреция в траншеях». Бюллетень ГСА . 86 (3): 377–389. Бибкод : 1975GSAB...86..377K . doi : 10.1130/0016-7606(1975)86<377:SAAIT>2.0.CO;2 . ISSN 0016-7606 .
- ^ Карр, Стив (31 марта 2022 г.). «Исследование гелия в континентальном масштабе UNM исследует глубинную структуру Тибетского нагорья и столкновение Гималайских плит» . Редакция новостей ЕНД . Проверено 5 июля 2022 г.
- ^ Стэнфордский университет (14 марта 2022 г.). «Горячие источники показывают, где сталкиваются континентальные плиты под Тибетом» . ScienceDaily . Проверено 5 июля 2022 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с субдукцией, на Викискладе?
