Тройное соединение

Информацию о конфигурации солнечного элемента см. в разделе «Многопереходный солнечный элемент» .

Не путать с тройной точкой или тройным делением .

Границы основных тектонических плит — хребет (красный), желоб (зеленый), разлом (черный) — и соответствующие тройные соединения (желтые точки).

Тройной стык — это точка, где встречаются границы трёх тектонических плит . На тройном стыке каждая из трех границ будет относиться к одному из трех типов – хребту (R), желобу (Т) или трансформному разлому (F) – и тройные стыки могут быть описаны в соответствии с типами краев плит, которые на них встречаются. (например, разлом-разлом-траншея, хребет-хребет-хребет или сокращенно БПФ, RRR). Из десяти возможных типов тройных стыков лишь немногие стабильны во времени («стабильный» в этом контексте означает, что геометрическая конфигурация тройного стыка не изменится с течением геологического времени). Встреча четырех или более пластин также теоретически возможна, но стыки будут существовать только мгновенно.

История

Первая научная статья, подробно описывающая концепцию тройного соединения, была опубликована в 1969 году Дэном Маккензи и У. Джейсоном Морганом . Этот термин традиционно использовался для обозначения пересечения трех расходящихся границ или расширяющихся хребтов. Эти три расходящиеся границы идеально пересекаются под углом около 120 °.

В теории тектоники плит во время распада континента образуются три расходящиеся границы, исходящие из центральной точки (тройного соединения). Одна из этих расходящихся границ плит разрушается (см. авлакоген ), а две другие продолжают расширяться, образуя океан. Открытие Гвинейском южной части Атлантического океана началось на юге южноамериканского и африканского континентов , достигнув тройного соединения в современном заливе , откуда продолжалось на запад. , имеющая северо-восточное направление, Впадина Бенуэ является провалившимся ответвлением этого перекрестка.

С тех пор термин «тройной стык» стал обозначать любую точку, где встречаются три тектонические плиты.

Интерпретация

Свойства тройных стыков легче всего понять с чисто кинематической точки зрения, когда плиты являются жесткими и движутся по поверхности Земли. Тогда не потребуется никаких знаний о недрах Земли или геологических деталях земной коры. Еще одно полезное упрощение состоит в том, что кинематика тройных стыков на плоской Земле по существу такая же, как и на поверхности сферы. На сфере движение пластин описывается как относительное вращение вокруг полюсов Эйлера (см. Реконструкция пластины ), и относительное движение в каждой точке вдоль границы пластины можно рассчитать на основе этого вращения. Но область вокруг тройного соединения достаточно мала (по отношению к размеру сферы) и (обычно) достаточно далеко от полюса вращения, поэтому относительное движение через границу можно считать постоянным вдоль этой границы. Таким образом, анализ тройных стыков обычно можно проводить на плоской поверхности, движения которой определяются векторами.

Стабильность

Тройные соединения можно описать и оценить их устойчивость без использования геологических деталей, а просто путем определения свойств задействованных хребтов , желобов и трансформных разломов , сделав некоторые упрощающие допущения и применив простые расчеты скорости. Эту оценку можно обобщить на большинство реальных условий тройного соединения, при условии, что предположения и определения в целом применимы к реальной Земле.

Стабильный стык — это такой, в котором геометрия стыка сохраняется со временем при движении участвующих пластин. Это накладывает ограничения на относительные скорости и ориентацию границ плит. Нестабильное тройное соединение со временем изменится, либо превратившись в еще одну форму тройного соединения (соединения RRF легко превращаются в соединения FFR), либо изменит геометрию, либо станет просто неосуществимым (как в случае соединений FFF). Считается, что присущая соединению FFF нестабильность стала причиной формирования Тихоокеанской плиты около 190 миллионов лет назад.

Предполагая, что плиты являются жесткими, а Земля имеет сферическую форму, Леонарда Эйлера теорему о движении на сфере можно использовать, чтобы свести оценку устойчивости к определению границ и относительных движений взаимодействующих плит. Жесткое предположение очень хорошо сохраняется в случае океанической коры , а радиус Земли на экваторе и полюсах изменяется только примерно в одну часть из 300, поэтому Земля очень хорошо приближается к сфере.

Маккензи и Морган впервые проанализировал устойчивость тройных стыков, используя эти предположения с дополнительным предположением, что полюсы Эйлера, описывающие движения пластин, таковы, что они приближаются к прямолинейному движению по плоской поверхности. Это упрощение применимо, когда полюса Эйлера находятся далеко от рассматриваемого тройного соединения. Определения, которые они использовали для R, T и F, следующие:

• R – структуры, которые производят литосферу симметрично и перпендикулярно относительной скорости движения плит с обеих сторон (это не всегда применимо, например, в Аденском заливе ).
• Т – структуры, поглощающие литосферу только с одной стороны. Вектор относительной скорости может быть наклонен к границе пластины.
• F – активные разломы, параллельные вектору скольжения.

Критерии стабильности

Для существования тройного соединения между пластинами A, B и C должно выполняться следующее условие:

_А v _B + _B v _C + _C v _A = 0

где _A v _B — относительное движение B относительно A.

Это условие можно представить в пространстве скоростей, построив треугольник скоростей ABC, где длины AB, BC и CA пропорциональны скоростям _A v _B , _B v _C и _C v _A соответственно.

Для стабильного существования тройного стыка также должны быть соблюдены дополнительные условия: пластины должны двигаться таким образом, чтобы их индивидуальная геометрия оставалась неизменной. В качестве альтернативы тройной стык должен двигаться таким образом, чтобы оставаться на всех трех задействованных границах пластины.

Маккензи и Морган продемонстрировал, что эти критерии могут быть представлены на тех же пространственных диаграммах скоростей следующим образом. Линии ab, bc и ca соединяют точки в пространстве скоростей, что оставляет геометрию AB, BC и CA неизменной. Эти линии аналогичны линиям, соединяющим точки в пространстве скоростей, в которых наблюдатель мог бы двигаться с заданной скоростью и при этом оставаться на границе плиты. Когда они нарисованы на диаграмме, содержащей треугольник скоростей, эти линии должны иметь возможность пересекаться в одной точке, чтобы тройное соединение существовало стабильно.

Эти линии обязательно параллельны границам плиты, поскольку, чтобы оставаться на границах плиты, наблюдатель должен либо двигаться вдоль границы плиты, либо оставаться на ней неподвижным.

• Для гребня построенная линия должна быть серединным перпендикуляром относительного вектора движения, поскольку, оставаясь в середине гребня, наблюдатель должен будет двигаться с половиной относительной скорости плит в обе стороны, но может также двигаться в перпендикулярном направлении вдоль гребня. граница плиты.
• Для трансформного разлома линия должна быть параллельна относительному вектору движения, поскольку все движение параллельно направлению границы, и поэтому линия ab должна лежать вдоль AB для трансформного разлома, разделяющего плиты A и B.
• Чтобы наблюдатель оставался на границе траншеи, он должен идти по простиранию траншеи, но оставаясь на перекрывающей пластине. Следовательно, построенная линия будет лежать параллельно границе пластины, но проходить через точку в пространстве скоростей, занимаемую перекрывающей пластиной.

Точка, в которой эти линии встречаются, J, определяет общее движение тройного соединения относительно Земли.

Используя эти критерии, можно легко показать, почему тройное соединение FFF неустойчиво: единственный случай, когда три прямые, лежащие вдоль сторон треугольника, могут встретиться в одной точке, - это тривиальный случай, когда треугольник имеет стороны с нулевой длиной, что соответствует нулевому относительному движению между пластинами. Поскольку для целей этой оценки требуется, чтобы разломы были активными, соединение FFF никогда не может быть стабильным.

Типы

Маккензи и Морган определили, что теоретически возможны 16 типов тройного соединения, хотя некоторые из них являются спекулятивными и не обязательно наблюдались на Земле. Эти соединения были классифицированы, во-первых, по типам пересечения границ пластин – например, RRR, TTR, RRT, FFT и т. д. – и, во-вторых, по относительным направлениям движения участвующих пластин. Некоторые конфигурации, такие как RRR, могут иметь только один набор относительных движений, тогда как соединения TTT можно разделить на TTT (a) и TTT (b). Эти различия в направлении движения влияют на критерии устойчивости.

Маккензи и Морган утверждали, что из этих 16 типов 14 были стабильными, а конфигурации FFF и RRF нестабильными, однако Йорк позже показали, что конфигурация RRF может быть стабильной при определенных условиях.

Стыки хребта-хребта-хребта

Карта Афарского треугольника в Восточной Африке, пример перекрестка RRR и единственного тройного перекрестка на Земле, который можно увидеть над уровнем моря.

Согласно этим определениям, соединение RRR всегда стабильно и поэтому очень распространено на Земле, хотя в геологическом смысле распространение хребтов обычно прекращается в одном направлении, оставляя после себя разрушенную рифтовую зону . Есть много примеров того, как они присутствуют как сейчас, так и в геологическом прошлом, такие как открытие Южной Атлантики с хребтами, простирающимися на север и юг, образуя Срединно-Атлантический хребет , и связанный с ним авлакоген , желоб Бенуэ , в районе дельты Нигера в Африке. . Соединения RRR также распространены, поскольку рифтинг по трем трещинам под углом 120 ° - лучший способ снять напряжения от поднятия на поверхности сферы; Считается, что на Земле напряжения, подобные этим, вызваны горячими точками мантии, которые, как считается, инициируют рифты на континентах.

Стабильность соединений RRR продемонстрирована ниже: поскольку серединные перпендикуляры сторон треугольника всегда встречаются в одной точке, линии ab, bc и ca всегда можно совместить независимо от относительных скоростей.

Соединения хребта, желоба и разлома

Соединения RTF менее распространены, считается, что нестабильное соединение этого типа (RTF (a)) существовало примерно 12 млн лет назад в устье Калифорнийского залива , где Восточно-Тихоокеанское поднятие в настоящее время встречается с зоной разлома Сан-Андреас . Микроплиты Гваделупа и Фараллон ранее погружались под Северо-Американскую плиту , и северный конец этой границы встречался с разломом Сан-Андреас . Материалом для этой субдукции послужил хребет, эквивалентный современному Восточно-Тихоокеанскому поднятию, слегка смещенный к западу от желоба. Поскольку сам хребет был погружен, тройное соединение RTF на мгновение существовало, но субдукция хребта привела к ослаблению субдуцированной литосферы и «разрыву» от точки тройного соединения. Утрата притяжения плит, вызванная отслоением этой литосферы, завершила соединение RTF, образовав современную систему хребтов и разломов. RTF(a) устойчив, если ab проходит через точку в пространстве скоростей C или если ac и bc коллинеарны.

Соединения траншеи-траншеи-траншеи

Соединение ТТТ(а) можно найти в центральной Японии, где Евразийская плита перекрывает Филиппинскую и Тихоокеанскую плиты , а Филиппинская плита также перекрывает Тихий океан. Здесь Японский желоб эффективно разветвляется, образуя дуги Рюкю и Бонин . Критериями устойчивости для этого типа соединения являются либо ab и ac, образующие прямую линию, либо линия bc, параллельная CA.

Примеры

на Разлом Нутка тройном стыке Северо-Американской плиты , плиты Исследователя и Хуан-де-Фука.

• Место соединения Красного моря , Аденского залива и Восточно-Африканского разлома с центром в Афарском треугольнике ( Тройное соединение Афар ) является единственным тройным соединением хребта-хребта-хребта (РРР) над уровнем моря.
• — Тройное соединение Родригес это тройное соединение РРР в южной части Индийского океана, где Африканская , Индо-Австралийская и Антарктическая плиты. встречаются
• — Тройное соединение Галапагосских островов это тройное соединение RRR, где плиты Наска , Кокосовые острова и Тихоокеанские плиты встречаются . Восточно -Тихоокеанское поднятие простирается на север и юг от этого соединения, а Галапагосское поднятие идет на восток. Этот пример усложняется Галапагосской микроплитой , которая представляет собой небольшую отдельную плиту, возвышающуюся к юго-востоку от тройного соединения.
• Побережье Чьяпаса у Тапачулы, где соединяются Гватемала , Северная Америка и Тихий океан , и еженедельно происходят небольшие землетрясения. Его оттесняет на восток плита Кокос.
• На западном побережье Северной Америки находится еще один нестабильный тройной узел у мыса Мендосино . На юге разлом Сан-Андреас , сдвиговый разлом и граница трансформных плит, разделяет Тихоокеанскую плиту и Северо-Американскую плиту . На севере находится зона субдукции Каскадия , где часть плиты Хуан де Фука, называемая плитой Горда , погружается под Северо-Американскую плиту , образуя желоб (Т). Другой трансформный разлом, разлом Мендосино (F), проходит вдоль границы между Тихоокеанской плитой и плитой Горда. Там, где эти три пересекаются, находится сейсмически активное тройное соединение FFT Мендосино .
• Амурская плита , Охотская плита и плита Филиппинского моря встречаются в Японии возле горы Фудзи . (см. Геологию горы Фудзи )
• Тройное соединение Азорских островов — это тройное геологическое соединение, где пересекаются границы трёх тектонических плит: Северо-Американской плиты, Евразийской плиты и Африканской плиты, RRR.
• Тройное соединение Босо на шельфе Японии представляет собой тройное соединение ТТТ между Охотской плитой , Тихоокеанской плитой и плитой Филиппинского моря .
• Северное море расположено на месте вымершего тройного стыка трех бывших континентальных плит палеозойской эры : Авалонии , Лаврентии и Балтики .
• Южно -Гренландский тройной стык был тройным соединением RRR, где Евразийская, Гренландская и Северо-Американская плиты расходились во время палеогена .
• — Тройное соединение Чили это место, где Южно-Американская плита , плита Наска и Антарктическая плита . встречаются

См. также

• Распространение морского дна - Геологические процессы на срединно-океанических хребтах.

Ссылки

• Орескес, Наоми , редактор, 2003, «Тектоника плит: инсайдерская история современной теории Земли» , Westview Press, ISBN   0-8133-4132-9