Преддуга
Преддуга — это термин тектонических плит, относящийся к региону в зоне субдукции между океаническим желобом и связанной с ним вулканической дугой . Области преддуг расположены вдоль сходящихся краев и одноименно образуют «перед» вулканическими дугами, которые характерны для сходящихся краев плит. Задуговая область — это область-спутник за вулканической дугой.
Многие предгорья имеют аккреционный клин , который может образовывать топографический гребень, известный как гребень внешней дуги, параллельный вулканической дуге. Преддуговой бассейн между аккреционным клином и вулканической дугой может накапливать мощные отложения осадочных пород, иногда называемый впадиной внешней дуги. Из-за коллизионных напряжений, возникающих при погружении одной тектонической плиты под другую, преддуговые регионы являются источниками мощных землетрясений. [1] [2]
Формирование
[ редактировать ]Во время субдукции океаническая или плита опускается ниже другой тектонической плиты, которая может быть океанической континентальной . Вода и другие летучие вещества в погружающейся плите вызывают плавление потока в верхней мантии , создавая магму, которая поднимается и проникает в верхнюю плиту, образуя вулканическую дугу . Вес погружающейся плиты сгибает выступающую плиту и создает океанический желоб . Эта область между траншеей и дугой называется преддуговой областью, а область за дугой и вдали от траншеи известна как задуговая область .
Область мантии между перекрывающей плитой и погружающейся плитой испытывает угловое течение вблизи задней дуги, вызванное движением погружающейся плиты вниз. [3] В то же время в температуре мантийного клина ближе к желобу преобладает более плотная и холодная погружающаяся плита, в результате чего образуется холодная, застойная часть мантийного клина. [4] [5]
Первоначальные теории предполагали, что океанические желоба и магматические дуги были основными поставщиками аккреционных седиментационных клиньев в преддуговых регионах. Более поздние открытия позволяют предположить, что некоторая часть аккрецированного материала в преддуговой области происходит из мантийного источника вместе с желобовыми турбидитами, полученными из континентального материала. Эта теория верна благодаря свидетельствам субдукции пелагических отложений и континентальной коры в ходе процессов, известных как субдукция отложений и субдукционная эрозия соответственно. [2]
В течение геологического времени происходит постоянная переработка преддуговых отложений за счет эрозии, деформации и осадочной субдукции. Постоянная циркуляция материала в преддуговой области (аккреционная призма, преддуговой бассейн и желоб) порождает смесь магматических, метаморфических и осадочных толщ. В целом наблюдается увеличение степени метаморфизма от желоба к дуге, где самая высокая степень (от голубого сланца до эклогита) структурно поднята (в призмах) по сравнению с более молодыми отложениями (бассейнами). В преддуговых регионах также внедряются офиолиты в случае обдукции , но такие отложения не являются сплошными и часто могут быть удалены эрозией. [2] [6]
Поскольку тектонические плиты сходятся, закрытие океана приведет к сближению двух массивов суши, каждый из которых представляет собой либо островную дугу , либо окраину континента. Когда эти два тела сталкиваются, в результате происходит орогенез , при котором надвигающаяся океаническая кора замедляется. [2] [7] На ранних стадиях столкновения дуги и континента происходит поднятие и эрозия аккреционной призмы и преддугового бассейна. На более поздних стадиях столкновения преддуговая область может быть зашита, повернута и укорочена, что может привести к образованию синколлизионных складок и надвиговых поясов.
Структура
[ редактировать ]На поверхности преддуговая область может включать преддуговой бассейн(ы), выступ внешней дуги, аккреционную призму и сам желоб. [2] Граница преддуговой субдукции может включать сейсмогенную зону, где могут возникать меганадвиговые землетрясения, зону декаплинга и зону вязкой связи. [4] [8]
Аккреционная призма расположена на склоне разрыва траншеи, где угол уклона значительно уменьшен. Между разломом и магматической дугой осадочный бассейн, заполненный эрозионным материалом вулканической дуги и субстрата, может накапливаться в преддуговой бассейн, который перекрывает самые старые надвиги в клине преддуговой области. [2]
В целом топография преддуги (особенно в районе желоба) пытается достичь равновесия между плавучестью и тектоническими силами, вызванными субдукцией. Движение преддуги вверх связано с силами плавучести, а движение вниз связано с тектоническими силами, которые вызывают опускание океанической литосферы. [2] Взаимосвязь между уклоном поверхности и субдукционным надвигом также играет огромную роль в изменении структуры и деформации преддуги. [1] Клин субдукции можно классифицировать как стабильный с небольшой деформацией или нестабильный с повсеместной внутренней деформацией (см. раздел «Модели»). Некоторыми распространенными деформациями в преддуговых отложениях являются конседиментационные деформации и олистостромы , например, наблюдаемые в Магнитогорском преддуговом регионе. [7]
Модели
[ редактировать ]
Существуют две модели, характеризующие формирование и деформацию преддугового бассейна и зависящие от отложения и опускания осадков (см. рисунок). Первая модель представляет собой преддуговой бассейн, сформированный практически без поступления осадков. И наоборот, вторая модель представляет собой бассейн со здоровым запасом наносов. Глубина бассейна зависит от поступления отложений океанических плит, обломочного материала континентального происхождения и скорости ортогональной конвергенции. [1] [2] Аккреционный поток (поступление и вывод осадков) также определяет скорость роста клиньев седиментации внутри преддуги. [1]
Возраст океанической коры наряду с конвергентной скоростью контролирует взаимодействие на сходящейся границе континентальной и океанической коры. Сила этой связи контролирует деформацию, связанную с событием, и ее можно увидеть по признакам деформации преддуговой области. [2]
Сейсмичность
[ редактировать ]Интенсивное взаимодействие между надвигающимися и надвигающимися плитами в преддуговых регионах привело к развитию сильных механизмов связи, которые приводят к меганадвиговым землетрясениям, таким как землетрясение Тохоку-оки, которое произошло у тихоокеанского побережья северо-востока Японии (Тянь и Лю, 2013). Эти меганадвиговые землетрясения могут быть связаны с низкими значениями теплового потока, обычно связанного с преддуговыми областями. Геотермические данные показывают тепловой поток ~ 30–40 мВт / м. 2 , что указывает на холодную, прочную мантию. [9]
Примеры
[ редактировать ]Хорошим примером является Марианская дуга, где ученые провели обширные исследования. Здесь имеется эрозионная окраина и преддуговой склон, состоящий из змеевидно-грязевых вулканов высотой 2 км и диаметром 30 км. Эрозионные свойства этих вулканов соответствуют степеням метаморфизма (голубые сланцы), ожидаемым для этого региона преддуги. Существуют данные геотермальных данных и моделей, которые показывают границу раздела плит и мантии, уровни трения и прохладную океаническую литосферу в желобе. [2] Другие хорошие примеры:
- Предгорная дуга Центральных Анд
- Банда Предплечье
- Предгорная дуга Саву-Ветар
- Лусонская дуга-преддуга
- Предгорная дуга Тохоку
- Между Западными Кордильерами и Перу-Чилийским желобом
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- Эйнселе, Герхард (2000) Осадочные бассейны: эволюция, фации и баланс отложений, 2-е изд., Гл. 12, Спрингер ISBN 3-540-66193-X
- Определение Геологической службы США
- Архитектура бассейна Предарк, аннотация
- ^ Jump up to: а б с д Фуллер, CW; Уиллет, SD; Брэндон, Монтана (2006). «Формирование преддуговых бассейнов и их влияние на землетрясения зоны субдукции». Геология . 34 (2): 65–68. Бибкод : 2006Geo....34...65F . дои : 10.1130/g21828.1 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Кири, Филип; Клепейс, А. Кейт; Фредрик, Вайн Дж. (2009). Глобальная тектоника (3-е изд.). Сингапур Моарконо: Дж. Уайли. стр. 1–400. ISBN 978-1-4051-0777-8 .
- ^ Лонг, Морин Д.; Вирт, Эрин А. (февраль 2013 г.). «Мантийное течение в системах субдукции: поле мантийного клинового течения и последствия для клиновых процессов» . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 118 (2): 583–606. Бибкод : 2013JGRB..118..583L . дои : 10.1002/jgrb.50063 .
- ^ Jump up to: а б Вада, Икуко; Ван, Келин; Он, Цзянхэн; Гайндман, Рой Д. (2 апреля 2008 г.). «Ослабление границы субдукции и его влияние на поверхностный тепловой поток, обезвоживание плит и серпентинизацию мантийного клина». Журнал геофизических исследований . 113 (Б4). Бибкод : 2008JGRB..113.4402W . дои : 10.1029/2007JB005190 .
- ^ Учида, Наоки; Накадзима, Дзюнъити; Ван, Келин; Такаги, Рёта; Ёсида, Кейсуке; Накаяма, Такаши; Хино, Рёта; Окада, Томоми; Асано, Юичи (10 ноября 2020 г.). «Застойный мантийный клин преддуги, полученный на основе картирования анизотропии поперечных волн с использованием сейсмометров морского дна S-net» . Природные коммуникации . 11 (1): 5676. Бибкод : 2020NatCo..11.5676U . дои : 10.1038/s41467-020-19541-y . ПМЦ 7655809 . ПМИД 33173070 .
- ^ Кейси, Дж.; Дьюи, Дж. (2013). «Удлинение дуги/передней дуги на тройных соединениях пластин и формирование офиолитовых подошв». Рефераты геологических исследований . 13 : 13430. Бибкод : 2013EGUGA..1513430C .
- ^ Jump up to: а б Браун, Д.; Спейда, П. (2013). «Процессы формирования преддугового и аккреционного комплекса при коллизии дуги и континента на Южном Урале». Геология . 27 (7): 649–652. doi : 10.1130/0091-7613(1999)027<0649:pofaac>2.3.co;2 .
- ^ Пикок, Саймон М. (1 августа 2020 г.). «Достижения в области термического и петрологического моделирования зон субдукции» . Геосфера . 16 (4): 936–952. Бибкод : 2020Geosp..16.1647P . дои : 10.1130/GES02213.1 .
- ^ Тиан, Л.; Лю, Люси (2013). «Геофизические свойства и сейсмотектоника преддугового региона Тохоку». Геологическая служба Японии . 64 : 235–244. Бибкод : 2013JAESc..64..235T . дои : 10.1016/j.jseaes.2012.12.023 .