Дивергентная двойная субдукция

Дивергентная двойная субдукция (сокращенно DDS ), также называемая двусторонней субдукцией с наклоном наружу , [ 1 ] Это особый тип процесса субдукции , при котором на одной океанической плите развиваются две параллельные зоны субдукции разного направления. [ 2 ] В традиционной теории тектоники плит океаническая плита погружается под другую плиту, и новая океаническая кора образуется где-то в другом месте, обычно вдоль другой стороны тех же плит. [ 3 ] Однако при расходящейся двойной субдукции океаническая плита погружается с двух сторон. Это приводит к закрытию океана и столкновению дуги с дугой.
Эта концепция была впервые предложена и применена к складчатому поясу Лахлан на юге Австралии. [ 2 ] С тех пор геологи применили эту модель к другим регионам, таким как Солонкерская шовная зона Центрально -Азиатского складчатого пояса . [ 4 ] [ 5 ] Цзяннаньский ороген, [ 6 ] Лхаса Цянтан – зона столкновения [ 7 ] и граница террейна Бейкер. [ 8 ] Активными примерами этой системы являются (1) зона столкновения Молуккского моря в Индонезии, в которой плита Молуккского моря погружается под Евразийскую плиту и плиту Филиппинского моря ; с двух сторон [ 9 ] [ 10 ] и (2) Адриатическая плита в центральном Средиземноморье , погружающаяся как на западной стороне (под Апеннинами и Калабрией), так и на восточной стороне (под Динаридами ). [ 11 ] [ 12 ]
Обратите внимание, что термин «дивергент» используется для описания одной океанической плиты, погружающейся в разных направлениях с двух противоположных сторон. Это значение не следует путать с использованием того же термина в термине «граница расходящейся плиты» , который относится к центру расширения , где две отдельные плиты удаляются друг от друга.
Эволюция расходящейся системы двойной субдукции
[ редактировать ]Полную эволюцию дивергентной системы двойной субдукции можно разделить на четыре основных этапа. [ 2 ]

Начальный этап
[ редактировать ]Поскольку центральная океаническая плита погружается с обеих сторон в две доминирующие плиты, погружающаяся океаническая плита опускает жидкости вниз, и жидкости высвобождаются в мантийном клине . [ 2 ] Это инициирует частичное плавление мантийного клина , и магма в конечном итоге поднимается на перекрывающие плиты, что приводит к образованию двух вулканических дуг на двух перекрывающих плитах. [ 2 ] В то же время осадки откладываются на двух краях перекрывающих плит, образуя два аккреционных клина . [ 2 ] По мере того как плита погружается и происходит откат, океан становится уже, а скорость субдукции снижается по мере того, как океаническая плита приближается к форме перевернутой буквы «U». [ 2 ]

Второй этап
[ редактировать ]Океан в конечном итоге закрывается, поскольку субдукция продолжается. Две перекрывающие пластины встречаются, сталкиваются и свариваются вместе в результате «мягкого» столкновения. [ 2 ] [ 6 ] Перевернутая U-образная форма океанической плиты препятствует продолжению субдукции плиты, поскольку мантийный материал под плитой оказывается в ловушке. [ 2 ]

Третий этап
[ редактировать ]Плотная океаническая плита имеет высокую склонность к погружению. Когда он тонет, он разрывает океаническую плиту и сваренную наверху кору, образуя разрыв. [ 2 ] Создаваемое дополнительное пространство приводит к декомпрессионному плавлению материалов мантийного клина . [ 2 ] Расплавы текут вверх, заполняют разрыв и внедряются в океаническую плиту и сваренную кору в виде внедрения основных даек. [ 2 ] В конце концов, океаническая плита полностью отделяется от спаянной коры и продолжает погружаться.

Заключительный этап
[ редактировать ]Когда океаническая плита отрывается от земной коры и погружается в мантию, андерплейтинг продолжает происходить. В то же время погружающаяся океаническая плита начинает обезвоживать и выбрасывать жидкости вверх, способствуя частичному плавлению мантии и коры над ней. [ 2 ] [ 6 ] Это приводит к обширному магматизму и бимодальному вулканизму . [ 2 ] [ 6 ]
Магматические и метаморфические особенности
[ редактировать ]Дуговой магматизм
[ редактировать ]В отличие от односторонней субдукции, когда на перекрывающей плите генерируется только одна магматическая дуга, на обеих сталкивающихся перекрывающих плитах образуются две параллельные магматические дуги, когда океаническая плита погружается с двух сторон. Вулканические породы, указывающие на дуговой вулканизм, встречаются по обе стороны шовной зоны . [ 2 ] Типичные типы горных пород включают известково-щелочные базальты, андезиты, дациты и туфы. [ 2 ] [ 6 ] Эти дуговые вулканические породы обогащены крупноионными литофильными элементами (LILE) и легкими редкоземельными элементами (LREE), но обеднены ниобием , гафнием и титаном . [ 6 ] [ 13 ]
Обширные вторжения
[ редактировать ]Частичное плавление мантии приводит к внедрению мафических даек . Поскольку мантия является основным источником, эти дайки фиксируют изотопные характеристики обедненной мантии, в которой 87 старший/ 86 Отношение Sr около 0,703, а самарий-неодимовое датирование положительное. [ 2 ] С другой стороны, частичное плавление нижней коры (аккреционного комплекса) приводит к интрузиям гранитоидов S-типа с обогащенной окисью алюминия на протяжении всей эволюции дивергентной двойной субдукции. [ 2 ] [ 6 ]
Бимодальный вулканизм
[ редактировать ]Когда океаническая плита отделяется от перекрывающей коры, происходит интенсивное декомпрессионное плавление мантии. Большое количество горячей базальтовой магмы проникает и расплавляет кору, образуя риолитовый расплав. [ 6 ] [ 2 ] Это приводит к попеременному извержению базальтовой и риолитовой лавы. [ 2 ] [ 6 ]
Метаморфизм низкой степени
[ редактировать ]Без столкновения континентов и глубокой субдукции метаморфизм высокой степени не является обычным явлением, как другие зоны субдукции. Большинство осадочных толщ и вулканитов аккреционного клина испытывают метаморфизм от низкой до средней степени, вплоть до зеленосланцевой или амфиболитовой фации . [ 6 ]
Конструктивные особенности
[ редактировать ]
Толкание и складывание
[ редактировать ]Когда две доминирующие плиты сойдутся, два аккреционных клина разовьются . Два аккреционных клина направлены в противоположные стороны. Таким образом, направление надвига и вергентность складок в аккреционных клиньях также противоположны. [ 2 ] Однако эта предложенная особенность может не наблюдаться из-за непрерывной деформации. Например, в современном примере зоны столкновения Молуккского моря непрерывное активное столкновение приводит к тому, что дуга Сангихе перекрывает дугу Хальмахера , а задняя дуга дуги Хальмахера надвигается сама на себя. [ 10 ] [ 14 ] При этом формируется сложный складчато-надвиговый пояс, включающий аккреционный комплекс. В будущем арка Сангихе заменит арку Хальмахеры, и каменные записи в Хальмахере исчезнут. [ 10 ]
Несоответствие
[ редактировать ]Когда две доминирующие плиты сталкиваются и океанский бассейн закрывается, седиментация прекращается. Опускание океанической плиты тянет вниз сваренную кору, образуя бассейн, в котором происходит дальнейшее осаждение осадков. [ 2 ] [ 6 ] [ 7 ] После того, как океаническая плита полностью отделяется от вышележащей коры, происходит изостатический отскок, оставляющий значительные несогласия в осадочных разрезах. [ 2 ] [ 6 ]
Факторы, контролирующие эволюцию дивергентной системы двойной субдукции
[ редактировать ]В природе перевернутая U-образная форма океанической плиты в условиях расходящейся двойной субдукции не всегда должна быть идеально симметричной, как идеализированная модель. Предпочтительна асимметричная форма, как в реальном примере в Молуккском море, где длина погруженной плиты длиннее на ее западной стороне под дугой Сангихе, а более короткая плита на ее восточной стороне под дугой Хальмахера . [ 9 ] Трехмерное численное моделирование было проведено для моделирования расходящейся двойной субдукции и оценки различных факторов, которые могут повлиять на эволюцию и геометрию системы, показанной ниже. [ 15 ]
Ширина океанической плиты
[ редактировать ]
Ширина плиты определяет, сможет ли поддерживаться расходящаяся двойная субдукция. [ 15 ] Форма океанической плиты в форме перевернутой буквы «U» не является эффективной геометрией для ее погружения из-за находящегося под ней материала мантии. [ 2 ] Эти мантийные материалы должны улетучиваться тороидальным потоком на краю погружающейся океанической плиты. [ 15 ] При узкой океанической плите (ширина <2000 км) мантия, захваченная под океанической плитой, может эффективно покинуть ее посредством тороидального потока. [ 15 ] Напротив, для устойчивой океанической плиты (ширина> 2000 км) захваченная мантия под океанической плитой не может эффективно покинуть ее посредством тороидального потока, и система не может поддерживаться. [ 15 ] Следовательно, дивергентная двойная субдукция может происходить только на небольшой узкой океанической плите, но не на океанической плите большой ширины. [ 15 ] Это также объясняет, почему он редок в природе и большинство зон субдукции односторонние. [ 15 ]
Порядок субдукции
[ редактировать ]Порядок субдукции контролирует геометрию расходящейся двойной субдукции. [ 15 ] Та сторона, которая раньше начинает субдуцировать, раньше выходит на уровень эклогитизации. Контраст плотности между плитой и мантией увеличивается, что ускоряет погружение плиты, создавая положительную обратную связь. Это приводит к асимметричной геометрии, когда длина плиты больше на той стороне, которая погружается раньше. [ 15 ] Уменьшится тяга плиты, величина полоидального потока и скорость схождения на стороне меньшей длины. [ 15 ]
Остается неясным, как происходит инициация для обеих сторон единой плиты, если субдукция имеет форму расходящейся двойной субдукции, хотя этот тип субдукции четко наблюдался. Это связано с тем, что движущуюся океаническую плиту трудно сломать (т. е. действовать как задний край, который движется в направлении, обратном продолжающейся, ранее инициированной субдукции) из-за отсутствия сжатия, необходимого для начала принудительной (индуцированной) субдукции. [ 16 ] Поэтому самосогласованное возникновение дивергентной двойной субдукции, как и других форм двойной субдукции, требует дальнейшего изучения структурных и магматических записей. [ 17 ]
Состояние движения перекрывающих пластин
[ редактировать ]Состояние движения перекрывающих плит контролирует геометрию расходящейся двойной субдукции и положение столкновения. [ 15 ] Длина погружающейся плиты под застойной перекрывающей плитой короче, поскольку мантийный поток слабее и субдукция происходит медленнее. [ 15 ] Напротив, длина погружающейся плиты под свободно движущейся плитой больше. [ 15 ] Кроме того, положение столкновения больше смещается в сторону неподвижной пластины, поскольку откат происходит быстрее на свободно движущейся стороне. [ 15 ]
Толщина перекрывающих пластин
[ редактировать ]Толщина перекрывающих плит имеет такой же эффект, как и состояние движения перекрывающих плит, для управления геометрией расходящейся двойной субдукции и положением столкновения. [ 15 ] Более толстая перекрывающая пластина препятствует субдукции из-за большего трения. В результате получается более короткая плита. [ 15 ] И наоборот, более тонкая перекрывающая пластина имеет более длинную пластину. [ 15 ]
Контраст плотности океанической плиты и мантии
[ редактировать ]Больший контраст плотности между океанической плитой и мантией создает большую отрицательную плавучесть океанической плиты. [ 15 ] Это приводит к более быстрой субдукции и более сильному откату. [ 15 ] Следовательно, усиливается и мантийное течение, вызванное откатом (полоидальное течение). Скорость сближения увеличивается, что приводит к более быстрому и энергичному столкновению между двумя перекрывающими пластинами. [ 15 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Холт, А.Ф.; Ройден, LH ; Беккер, ТВ (04 января 2017 г.). «Динамика субдукции двойной плиты» . Международный геофизический журнал . 209 (1): ggw496. дои : 10.1093/gji/ggw496 . ISSN 0956-540X .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С аа аб и Сосоо, Альвар; Бонс, Пол Д.; Грей, Дэвид Р.; Фостер, Дэвид А. (август 1997 г.). «Дивергентная двойная субдукция: тектонические и петрологические последствия». Геология . 25 (8): 755–58. Бибкод : 1997Geo....25..755S . doi : 10.1130/0091-7613(1997)025<0755:DDSTAP>2.3.CO;2 .
- ^ К., Конди, Кент (1997). Тектоника плит и эволюция земной коры . Конди, Кент К. (4-е изд.). Оксфорд: Баттерворт Хайнеманн. ISBN 9780750633864 . OCLC 174141325 .
{{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Сяо, Вэньцзяо; Уиндли, Брайан Ф.; Хао, Цзе; Чжай, Минго (2003). «Аккреция, ведущая к столкновению, и пермский солонкерский шов, Внутренняя Монголия, Китай: завершение центральноазиатского складчатого пояса» . Тектоника . 22 (6): 1069. Бибкод : 2003Tecto..22.1069X . дои : 10.1029/2002TC001484 . S2CID 131492839 .
- ^ Эйзенхёфер, Пауль Р.; Чжао, Гочунь; Чжан, Цзянь; Сан, Мин (01 апреля 2014 г.). «Окончательное закрытие Палео-Азиатского океана вдоль Солонкерской шовной зоны: ограничения на основе геохронологических и геохимических данных пермских вулканических и осадочных пород». Тектоника . 33 (4): 2013TC003357. Бибкод : 2014Tecto..33..441E . дои : 10.1002/2013tc003357 . hdl : 10722/202788 . ISSN 1944-9194 . S2CID 59146817 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот Чжао, Гочунь (2015). «Цзянанский ороген в Южном Китае: развитие в результате расходящейся двойной субдукции». Исследования Гондваны . 27 (3): 1173–80. Бибкод : 2015GondR..27.1173Z . дои : 10.1016/j.gr.2014.09.004 . S2CID 128424279 .
- ^ Jump up to: а б с Чжу, Ди-Чэн; Ли, Ши-Мин; Кавуд, Питер А.; Ван, Цин; Чжао, Чжи-Дань; Лю, Шэн-Ао; Ван, Ли-Цюань (2016). «Сборка террейнов Лхаса и Цянтан в центральном Тибете путем расходящейся двойной субдукции» (PDF) . Литос . 245 : 7–17. Бибкод : 2016Litho.245....7Z . дои : 10.1016/j.lithos.2015.06.023 . hdl : 10023/9072 . S2CID 121172110 .
- ^ Шварц, Джей-Джей; Сноук, AW; Фрост, компакт-диск; Барнс, КГ; Громет, LP; Джонсон, К. (2010). «Анализ границы террейна Валлова-Бейкер: последствия тектонической аккреции в провинции Голубые горы, северо-восточный Орегон». Бюллетень Геологического общества Америки . 122 (3–4): 517–36. Бибкод : 2010GSAB..122..517S . дои : 10.1130/b26493.1 . S2CID 129000860 .
- ^ Jump up to: а б Маккаффри, Роберт; Сильвер, Эли А.; Райт, Рассел В. (1980). Хейс, Деннис Э. (ред.). Тектоническая и геологическая эволюция морей и островов Юго-Восточной Азии . Американский геофизический союз. стр. 161–77. дои : 10.1029/gm023p0161 . ISBN 9781118663790 .
- ^ Jump up to: а б с д и Холл, Роберт (2000). «Неогеновая история столкновений в регионе Хальмахера, Индонезия». Труды 27-го ежегодного съезда Индонезийской нефтяной ассоциации : 487–93.
- ^ Кирай, Агнес; Холт, Адам Ф.; Фуничелло, Франческа; Факценна, Клаудио; Капитанио, Фабио А. (2018). «Моделирование взаимодействия плит с плитами: динамика двусторонних субдукционных систем, погружающихся наружу». Геохимия, геофизика, геосистемы . 19 (3): 693–714. Бибкод : 2018GGG....19..693K . дои : 10.1002/2017gc007199 . hdl : 10852/72198 . ISSN 1525-2027 . S2CID 134490772 .
- ^ Кирай, Агнес; Факценна, Клаудио; Фуничелло, Франческа (9 октября 2018 г.). «Взаимодействие зон субдукции вокруг микроплиты Адрия и происхождение Апеннинской дуги». Тектоника . 37 (10): 3941–53. Бибкод : 2018Tecto..37.3941K . дои : 10.1029/2018tc005211 . ISSN 0278-7407 . S2CID 135189573 .
- ^ Гилл, Робин (2011). Магматические породы и процессы. Практическое руководство . Уайли-Блэквелл. п. 190.
- ^ Холл, Роберт; Смит, Хелен Р. (2008). Специальный документ 436: Формирование и применение осадочной записи в зонах столкновения дуг . Том. 436. стр. 27–54. дои : 10.1130/2008.2436(03) . ISBN 978-0-8137-2436-2 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т Чжан, Цинвэнь; Го, Фэн; Чжао, Лян; У, Янмин (01 мая 2017 г.). «Геодинамика дивергентной двойной субдукции: трехмерное численное моделирование кайнозойского периода в регионе Молуккского моря, Индонезия». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 122 (5): 2017JB013991. Бибкод : 2017JGRB..122.3977Z . дои : 10.1002/2017jb013991 . ISSN 2169-9356 . S2CID 133371837 .
- ^ Стерн, Р.Дж. (11 сентября 2004 г.). «Инициирование субдукции: спонтанное и индуцированное». Письма о Земле и планетологии . 226 (3–4): 275–292. Бибкод : 2004E&PSL.226..275S . дои : 10.1016/j.epsl.2004.08.007 . ISSN 0012-821X .
- ^ Карл, Гильметт (27 августа 2018 г.). «Начало принудительной субдукции зафиксировано в подошве и коре Семаильского офиолита в Омане» (PDF) . Природа . 11 (3–4): 688–695. Бибкод : 2018NatGe..11..688G . дои : 10.1038/s41561-018-0209-2 . hdl : 10852/67313 . ISSN 1752-0908 . S2CID 135272092 .