Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Схема геологического процесса субдукции

Аккреционный клин или аккреционные призматические формы от отложений аккретированных на не- погружающейся тектонической плиты на границе сходящейся пластины . Большая часть материала в аккреционном клине состоит из морских отложений соскребают из нисходящей плиты из океанической коры , но в некоторых случаях клин включает эрозионные продукты вулканических островных дуг , образованные на Первостепенную пластине.

Аккреционный комплекс является текущим (в современном использовании) или бывший клином аккреционного. Аккреционные комплексы обычно состоят из смеси турбидитов земного материала, базальтов со дна океана и пелагических и гемипелагических отложений . Например, большая часть геологического фундамента из Японии состоит из аккреционных комплексов. [1]

Материалы в аккреционном клине [ править ]

Аккреционные клинья и сросшиеся террейны не эквивалентны тектоническим плитам, а скорее связаны с тектоническими плитами и срастаются в результате тектонических столкновений. Материалы, входящие в состав аккреционных клиньев, включают:

  • Базальты морского дна - обычно подводные горы соскребают с погружающейся плиты.
  • Пелагические отложения - обычно непосредственно перекрывающие океаническую кору погружающейся плиты.
  • Отложения желобов - обычно турбидиты, которые могут быть образованы:
  • Океаническая, вулканическая островная дуга
  • Континентальная вулканическая дуга и кордильерский ороген
  • Прилегающие континентальные массивы, расположенные вдоль простирания (например, Барбадос ).
  • Материал, перемещаемый в траншею за счет гравитационного скольжения и селевого потока от гребня передней дуги *: олистостром)
  • Пигги-спины - небольшие бассейны, расположенные во впадинах на поверхности аккреционной призмы.
  • Материал, обнаженный в преддуговом хребте, может включать обломки океанической коры или высокого давления *: метаморфические породы надвигаются из глубины зоны субдукции.

Возвышенные области в океанических бассейнах, такие как линейные островные цепи, океанические хребты и небольшие фрагменты земной коры (такие как Мадагаскар или Япония), известные как террейны , переносятся в зону субдукции и срастаются с окраиной континента. Начиная с позднего девона и раннего карбона, примерно 360 миллионов лет назад, субдукция под западной окраиной Северной Америки привела к нескольким столкновениям с террейнами, каждое из которых привело к горообразованию . Постепенное добавление этих наросших террейнов увеличило ширину в среднем на 600 км (370 миль) вдоль западной окраины Североамериканского континента. [2]

Геометрия [ править ]

Топографическое выражение аккреционного клина образует выступ, который может перекрывать бассейны накопленных материалов, которые в противном случае были бы перенесены в траншею с перекрывающей плиты. Аккреционные клинья являются домом для меланжа , сильно деформированных пакетов горных пород, которым не хватает связного внутреннего слоя и связного внутреннего порядка. [3]

Внутренняя структура аккреционного клина аналогична найденный в тонкой кожице форланда тяги пояса. Серии толчков, приближающихся к траншее , формируются при помощи самых молодых внешних структур, которые постепенно поднимают более старые, более внутренние, толчки.

Форма клина определяется тем, насколько легко клин разрушится вдоль его базального выреза и внутри; это очень чувствительно к давлению поровой жидкости . Этот отказ приведет к образованию зрелого клина, имеющего в поперечном сечении равновесную треугольную форму критического конуса . Как только клин достигает критического сужения, он сохранит эту геометрию и превратится только в более крупный аналогичный треугольник .

Воздействие аккреционных клиньев [ править ]

Аккреционный клин ( Визуальный глоссарий USGS )

Говорят, что небольшие участки океанической коры, надвинутые на доминирующую плиту, затянуты. Там, где это происходит, на суше сохраняются редкие кусочки океанической коры, известные как офиолиты . Они представляют собой ценную естественную лабораторию для изучения состава и характера океанической коры, а также механизмов их размещения и сохранения на суше. Классическим примером является офиолит Берегового хребта Калифорнии, который является одним из самых обширных офиолитовых террейнов в Северной Америке. Эта океаническая кора, вероятно, сформировалась в течение среднего юрского периода, примерно 170 миллионов лет назад, в режиме растяжения в пределах задней дуги или преддугового бассейна. Позднее он был прирастен к континентальной окраине Лавразии. [4]

Продольное сужение доорогенных отложений в значительной степени коррелирует с кривизной подводного фронтального аккреционного пояса на окраине Южно-Китайского моря , предполагая, что толщина прегорогенных отложений является основным фактором, влияющим на геометрию фронтальных структур. Существовавший ранее склон Южно-Китайского моря, который лежит наклонно перед наступающим аккреционным клином, препятствовал продвижению фронтальных складок, что привело к последовательному завершению складок против и вдоль простирания.склона Южно-Китайского моря. Существование склона Южно-Китайского моря также приводит к тому, что простирание встречных складок с северо-северо-западным простиранием более резко превращается в северо-восточное простирание параллельно простиранию склона Южно-Китайского моря. Анализ показывает, что доорогенные механические неоднородности / неоднородности земной коры и морфология морского дна оказывают сильное влияние на развитие надвигового пояса в зарождающейся зоне столкновения Тайваньской дуги и континента . [5]

В аккреционных клиньях сейсмичность, активирующая наложенные надвиги, может привести к подъему метана и нефти из верхних слоев земной коры. [6]

Механические модели, относящиеся к аккреционным комплексампоскольку критически сужающиеся клинья отложений демонстрируют, что поровое давление контролирует их угол сужения, изменяя базовую и внутреннюю прочность на сдвиг. Результаты некоторых исследований показывают, что поровое давление в аккреционных клиньях можно рассматривать как динамически поддерживаемую реакцию на факторы, которые определяют поровое давление (источники) и факторы, ограничивающие поток (проницаемость и длина пути дренажа). Проницаемость наносов и толщина поступающих наносов являются наиболее важными факторами, тогда как проницаемость разломов и разделение наносов имеют небольшое влияние. В одном из таких исследований было обнаружено, что по мере увеличения проницаемости наносов поровое давление снижается от почти литостатических до гидростатических значений и позволяет стабильным углам конуса увеличиваться с ∼2,5 ° до 8–12,5 °. При увеличенной толщине наносов (от 100–8000 м (330–26 250 футов)),увеличение порового давления приводит к уменьшению стабильного угла конуса с 8,4–12,5 ° до <2,5–5 °. В целом, низкопроницаемый и толстый поступающий осадок выдерживает высокое поровое давление, соответствующее неглубокой конической геометрии, тогда как высокая проницаемость и тонкий поступающий осадок должны приводить к крутой геометрии. Активные окраины, характеризующиеся значительной долей мелкозернистых наносов в пределах входящего разреза, такие как северныйАнтильские острова и восточный Нанкай демонстрируют тонкие углы сужения, тогда как те, для которых характерна более высокая доля песчаных турбидитов, таких как Каскадия , Чили и Мексика , имеют крутые углы сужения. Наблюдения с активных окраин также указывают на сильную тенденцию к уменьшению угла конуса (с> 15 ° до <4 °) с увеличением толщины наносов (от <1 до 7 км). [7]

Быстрая тектоническая нагрузка влажных отложений в аккреционных клиньях может вызвать повышение давления флюида до тех пор, пока оно не станет достаточным, чтобы вызвать дилатантный разрыв. Обезвоживание отложений, которые подверглись надвигу и срослись под клином, может обеспечить большой постоянный приток такой жидкости с высоким избыточным давлением. Дилатантный гидроразрыв создаст пути эвакуации, поэтому давление жидкости, вероятно, буферизуется на уровне, необходимом для перехода между сдвиговой и косой растягивающей (дилатантной) трещиной, которая немного превышает давление нагрузки, если максимальное сжатие почти горизонтально. Это, в свою очередь, буферизует прочность клина при когезионной прочности, которая не зависит от давления и не будет сильно варьироваться по клину.Вблизи фронта клина сила, вероятно, будет силой сцепления с существующими надвигами в клине. Сопротивление сдвигу у основания клина также будет довольно постоянным и связано с силой сцепления слабого слоя осадка, который действует как базальный отрыв. Эти предположения позволяют применить простую модель пластического континуума, которая успешно предсказывает наблюдаемое слегка выпуклое сужение аккреционных клиньев.[8]

Пелайо и Вайнс постулировали, что некоторые цунами возникли в результате прорыва осадочной породы вдоль базального выступа аккреционного клина. [9]

Обратный надвиг задней части аккреционного клина, направленный по дуге над породами преддугового бассейна, является обычным аспектом аккреционной тектоники. Старое предположение, которое поддерживаеттого, что аккреционные клинья падают обратно к дуге, и то, что наросший материал размещается ниже таких упоров, противоречат наблюдениям многих активных передних дуг, которые показывают, что (1) обратный надвиг является обычным явлением, (2) преддуговые бассейны являются почти повсеместными ассоциациями аккреционных клиньев и (3) основание преддуги, на изображении, кажется, расходится с осадочной пачкой, погружаясь под клин, в то время как вышележащие отложения часто поднимаются на нее. Обратный надвиг может быть предпочтительным там, где высокий рельеф между гребнем клина и поверхностью впадины передней дуги, поскольку рельеф должен поддерживаться напряжением сдвига вдоль обратного надвига. [10]

Примеры [ править ]

Активные в настоящее время клинья [ править ]

  • Средиземноморский хребет - часть активной зоны столкновения Африканской и Евразийской плит.
  • Барбадосский хребет - Южноамериканская плита погружается под Карибскую плиту.
  • Нанкайский аккреционный комплекс - плита Филиппинского моря погружается под Амурскую плиту . В последние годы здесь уделяется большое внимание изучению температуры подводной жизни [11] и подземных горячих флюидов в зонах погружения . [12]

Эксгумированные древние клинья [ править ]

  • Хребет чилийского побережья между 38 ° и 43 ° южной широты ( метаморфический комплекс Баия-Манса ).
  • Калабрийский аккреционный клин в Центральном Средиземноморье - неогеновая тектоника центрального Средиземноморья связана с субдукцией и откатом желобов Ионического бассейна под Евразию, что привело к открытию Лигуро-Провансальского и Тирренского задуговых бассейнов и формированию калабрийского бассейна. аккреционный клин. Калабрийский аккреционный клин - это частично погруженный аккреционный комплекс, расположенный в прибрежной части Ионического моря и ограниченный по бокам обрывами Апулии и Мальты. [13]
  • На Олимпийских горах , расположенных в штате Вашингтон. Горы начали формироваться около 35 миллионов лет назад, когда плита Хуан-де-Фука столкнулась с Североамериканской плитой и была вынуждена (погружена) под нее . [14]
  • Шельф Кадьяк в заливе Аляска. В геологии Чугачского национального леса преобладают две основные литологические единицы: группа Вальдез (поздний мел) и группа косаток (палеоцен и эоцен). [15] Группа Вальдез является частью пояса мезозойского аккреционного комплекса длиной 2200 км и шириной 100 км, называемого Чугачским террейном. [16] Этот террейн простирается вдоль побережья Аляски от острова Бараноф на юго-востоке Аляски до острова Санак на юго-западе Аляски . Группа Orca является частью аккреционного комплекса эпохи палеогена, называемого террейном принца Уильяма, который простирается через пролив Принца Уильяма.на запад через район острова Кадьяк , лежащий под большей частью континентального шельфа к западу [17]
  • Неогеновый аккреционный клин у полуострова Кенай , Аляска - аккреция субдукции и повторяющиеся столкновения террейнов сформировали конвергентную окраину Аляски. Якутатский террейн в настоящее время сталкивается с окраиной материка ниже центральной части залива Аляска . В неогене западная часть террейна подверглась субдукции, после чего осадочный клин образовался вдоль северо-восточного Алеутского желоба . Этот клин включает в себя отложения, размытые с континентальной окраины, и морские отложения, перенесенные в зону субдукции на Тихоокеанской плите. [18]
  • Францисканское Формирование Калифорнии - францисканцы пород в районе залива в возрасте от около 200 миллионов до 80 миллионов лет. Францисканский комплекс состоит из сложного объединения полусвязных блоков, называемых тектоностратиграфическими террейнами, которые эпизодически соскребались с субдуцирующей океанической плиты, сдвигались на восток и укладывались галькой на западную окраину Северной Америки. Этот процесс сформировал последовательность наложения, в которой самые высокие в структурном отношении породы (на востоке) являются самыми старыми, и в которой каждый крупный надвиговой клин на запад становится моложе. Однако внутри каждого террейнового блока породы становятся моложе вверх по разрезу, но последовательность может повторяться несколько раз из-за надвигов. [19]
  • В Апеннинах в Италии в основном аккpеционный клин образуется в результате субдукции. Этот регион является тектонически и геологически сложным, включая субдукцию микроплит Адрии под Апеннины с востока на запад, столкновение континентов между плитами Евразии и Африки, формирующее альпийский горный пояс дальше на север, и открытие Тирренского бассейна для Запад. [20]
  • Карпатский флишевой пояс в Богемии , Словакии , Польше , Украине и Румынии представляет собой тонкокожую зону Карпатского пояса от мела до неогена , которая надвинута на Чешский массив и Восточно-Европейскую платформу . [21] Представляет собой продолжение альпийского реноданубского флиша Penninic Unit .

См. Также [ править ]

  • Метаморфизм зоны субдукции

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Введение в формы рельефа и геологию Японии: Япония в зоне субдукции» . Архивировано из оригинального 16 -го сентября 2016 года . Проверено 12 августа 2016 года .
  2. ^ "Глубоководный желоб" . Британника. 22 января 2014 . Проверено 14 января 2016 года .
  3. ^ Дэвис, Джордж Х. Структурная геология горных пород и регионов. (1996). pp583.
  4. Рианна ван Андел, Тьерд Х. (2 декабря 2015 г.). «Тектоника плит» . Британника . Проверено 14 января 2016 года .
  5. ^ Лин, Эндрю Т. и др. Тектонические особенности, связанные с перекрытием аккреционного клина на разорванной континентальной окраине: пример из Тайваня. Морская геология. Том 255, выпуски 3–4, 5 декабря 2008 г., страницы 186–203
  6. ^ Кальдерони, Джованна и др. Письма о Земле и планетах. Последовательность сейсмических исследований на северных Апеннинах (Италия) дает новое представление о роли флюидов в активной тектонике аккреционных клиньев. Том 281, выпуски 1-2, 30 апреля 2009 г., страницы 99–109.
  7. ^ Саффер, Д.М., и Б.А. Бекинс (2006), Оценка факторов, влияющих на поровое давление в аккреционных комплексах: последствия для угла конуса и механики клина, J. ​​Geophys. Res, 111, B04101,. Дои : 10,1029 / 2005JB003990 .
  8. ^ Платт, Дж. (1990), Механика тяги в аккреционных клинах с высоким избыточным давлением, J. Geophys. Res., 95 (B6), 9025–9034.
  9. ^ Пелайо, А., и Д. Винс (1992), Землетрясения из-за цунами: медленные надвиговые события в аккреционном клине, J. Geophys. Res., 97 (B11), 15321–15337.
  10. ^ Сильвер Э. и Д. Рид (1988), Обратный надвиг в аккреционных клинах, J. Geophys. Res., 93 (B4), 3116–3126.
  11. ^ Heuer; и другие. (23 ноября 2017 г.). Температурный предел глубинной биосферы у побережья Мурото . Труды Международной программы открытия океана. Международная программа открытия океана. DOI : 10.14379 / iodp.proc.370.2017 .
  12. ^ Цанг, Ман-Инь; Bowden, Stephen A .; Ван, Жибин; Мохаммед, Абдалла; Тонай, Сатоши; Мюрхед, Дэвид; Ян, Кихо; Ямамото, Юдзуру; Камия, Нана; Окуцу, Нацуми; Хиросе, Такехиро (1 февраля 2020 г.). «Горячие флюиды, метаморфизм погребений и термическая история в надвиговых отложениях на участке C0023 IODP 370, Нанкайский аккреционный комплекс» . Морская и нефтяная геология . 112 : 104080. DOI : 10.1016 / j.marpetgeo.2019.104080 . ISSN 0264-8172 . 
  13. ^ Минелли, Л. и С. Faccenna (2010), Эволюция Калабрии аккреционного клина (центральное Средиземноморье), тектоника , 29, TC4004, DOI : 10,1029 / 2009TC002562 .
  14. ^ "Олимпийские горы" . Британника . Проверено 14 января 2016 года .
  15. ↑ Schrader, FC, 1900, Разведка части пролива Принца Уильяма и района Медной реки, Аляска, в 1898 году: Геологический отчет о 20-летнем юбилее США, pt. 7, стр. 341–423.
  16. ^ Джонс, Д.Л., Сиберлинг, Нью-Джерси, Кони, П.Дж., и Монгер, JWH, 1987, Литотектоническая карта террейна Аляски (к западу от 141-го меридиана): Геологическая служба США Карта различных полевых исследований MF 1847-A.
  17. ^ Плафкер, Джордж и Кэмпбелл Р.Б., 1979, Разлом Граница хребтов в горах Сент-Элиас в Джонсоне, К.М., и Уильямс, JL, ред., Геологические исследования на Аляске Геологической службой США, 1978: Циркуляр Геологической службы США 804 -B, стр. 102–104.
  18. ^ Fruehn J., Р. фон Huene, и М. Фишер (1999), Аккреция в результате столкновения террейна: неогена аккреционный клин от Кенай, Аляска, тектоники, 18 (2), 263-277.
  19. ^ Старейшина, Уильям П. "Геология мысов Золотых Ворот" (PDF) . Служба национальных парков . Проверено 14 января 2016 года .
  20. ^ "Величина 6.3 - ЦЕНТРАЛЬНАЯ ИТАЛИЯ" . Геологическая служба США. Архивировано из оригинального 14 апреля 2010 года . Проверено 14 января 2016 года .
  21. ^ Nemcok, М., Трусливый, MP, Sercombe, WJ и Klecker, RA, 1999: Структура ЗападноКарпатской аккреционный клин: Insights от Креста Раздел Строительство и песочница Validation. Phys. Chem. Земля (А), 24, 8, стр. 659-665

Внешние ссылки [ править ]

  • Визуальный глоссарий - Аккреционный клин. ( Геологическая служба США )