Задуговые бассейны - это геологические бассейны , подводные объекты, связанные с островными дугами и зонами субдукции . Они встречаются на границах некоторых сходящихся плит , в настоящее время сконцентрированных в западной части Тихого океана . Большинство из них возникает в результате сил натяжения, вызванных откатом океанического желоба (океанический желоб перемещается в направлении морского дна) и обрушением края континента. Дуговая кора находится в процессе растяжения или рифтинга в результате опускания погружающейся плиты. Изначально задуговые бассейны были неожиданным результатом для тектоники плит.теоретики, которые ожидали, что сходящиеся границы будут зонами сжатия, а не значительным расширением. Однако теперь они признаны соответствующими этой модели в объяснении того, как внутренняя часть Земли теряет тепло.
Характеристики [ править ]
Задуговые бассейны обычно очень длинные (от нескольких сотен до тысяч километров) и относительно узкие (несколько сотен километров). Ограниченная ширина задуговых бассейнов, вероятно, объясняется тем, что магматическая активность зависит от воды и индуцированной мантийной конвекции, и они оба сконцентрированы вблизи зоны субдукции. Скорость распространения варьируется от очень медленного ( Марианская впадина ), несколько сантиметров в год, до очень быстрого ( бассейн Лау ), 15 см / год. Эти хребты извергают базальты , похожие на извержения срединно-океанических хребтов ; Основное отличие состоит в том, что базальты задуговых бассейнов часто очень богаты магматической водой (обычно 1–1,5 мас.% H 2O), тогда как базальтовые магмы срединно-океанических хребтов очень сухие (обычно <0,3 мас.% H 2 O). Высокое содержание воды в базальтовых магмах задуговых бассейнов обусловлено водой, уносимой вниз по зоне субдукции и попадающей в вышележащий мантийный клин. Дополнительный источник воды может быть Эклогитизацией из амфиболов и слюд в погружающейся плите. Подобно срединно-океаническим хребтам, задуговые бассейны имеют гидротермальные источники и связанные с ними хемосинтетические сообщества.
Расширение морского дна в задуговых бассейнах [ править ]
Свидетельства этого распространения исходили от кернов дна бассейна. Толщина отложений, собранных в бассейне, уменьшалась к центру бассейна. Идея о том, что толщина и возраст отложений на морском дне связаны с возрастом океанической коры, была предложена Гарри Гессом. [1] Магнитные аномалии (см. Гипотезу Вайна – Мэтьюза – Морли) коры, сформированной в задуговых бассейнах, отклонялись по форме от коры, сформированной на срединно-океанических хребтах. [2] Во многих областях аномалии не кажутся параллельными. Профили магнитных аномалий в бассейне не показывают симметрии или центральной аномалии, как это делает традиционный океанский бассейн. [2]
Это побудило некоторых охарактеризовать распространение в задуговых бассейнах как более рассеянное и менее однородное, чем в срединно-океанических хребтах. [3] Идея о том, что спрединг задугового бассейна по своей сути отличается от спрединга срединно-океанического хребта, обсуждалась на протяжении многих лет. [3] Другой выдвинутый аргумент состоит в том, что процесс расширения морского дна такой же, но движение центров распространения морского дна в бассейне вызывает асимметрию магнитных аномалий. [3] Это можно увидеть в задуговом бассейне Лау. [3] Хотя магнитные аномалии сложнее расшифровать, образцы пород, отобранные в центрах спрединга задуговых бассейнов, не сильно отличаются от таковых на срединных океанских хребтах. [4]Вулканические породы близлежащей островной дуги действительно отличаются от таковых в бассейне. [4]
Асимметрия распространения морского дна [ править ]
Задуговые бассейны отличаются от обычных срединно-океанических хребтов, потому что для них характерно асимметричное распространение морского дна , но оно весьма непостоянно даже в пределах отдельных бассейнов. Например, в центральной части Марианской впадины скорость распространения течений в 2–3 раза выше на западном фланге [5], тогда как на южной оконечности Марианской впадины положение центра спрединга, примыкающего к вулканическому фронту, предполагает, что в целом аккреция земной коры произошла. была почти на 100% асимметричной. [6] Эта ситуация отражается на севере, где также развита большая асимметрия спрединга. [7]Другие задуговые бассейны, такие как бассейн Лау, претерпели большие рифтовые скачки и события распространения, которые переместили центры спрединга из дуговой зоны в более близкую к дуге [8], хотя недавние скорости спрединга кажутся относительно симметричными с, возможно, небольшими рифтовыми скачками. . [9] Причина асимметричного распространения в задуговых бассейнах остается малоизученной. Общие идеи касаются асимметрии относительно оси растекания в процессах образования дугового расплава и теплового потока, градиентов гидратации с расстоянием от плиты, эффектов клина мантии и эволюции от рифтинга к спредированию. [10] [11] [12]
Формация и тектоника [ править ]
Считается, что расширение коры за вулканическими дугами вызвано процессами, связанными с субдукцией. [13] По мере того, как погружающаяся плита опускается в астеносферу, она нагревается, вызывая вулканизм на островных дугах. Другой результат этого нагрева - образование конвективной ячейки [13] (см. Рисунок 1). Поднимающаяся магма и тепло в конвекционной ячейке вызывают образование рифта. Этот рифт движет островную дугу к зоне субдукции, а остальную часть плиты - от зоны субдукции. [13] Этот процесс также известен как откат траншеи (также откат петли). Это обратное движение зоны субдукции относительно движения субдукционной плиты. По мере того, как зона субдукции и связанный с ней желоб отодвигаются назад, преобладающая плита растягивается, истончая корку, которая проявляется в бассейне задней дуги. Следовательно, задние дуговые бассейны образуются, когда перекрывающая пластина находится в состоянии растяжения. В некоторых случаях расширение запускается входом в зону субдукции плавучего объекта, который локально замедляет субдукцию и заставляет субдукционную плиту вращаться рядом с ней. Это вращение связано с отступлением траншеи и преимущественным расширением плиты. [9]
Для формирования удлинения задней дуги требуется зона субдукции, но не все зоны субдукции имеют функцию удлинения задней дуги. [14] Задуговые бассейны встречаются в областях, где субдуцирующая плита океанической коры очень старая. [14] Возраст, необходимый для установления обратного спрединга, - это океаническая литосфера, возраст которой составляет 55 миллионов лет или старше. [12] [14] Сюда входят такие области, как западная часть Тихого океана, где расположены многочисленные центры распространения задней дуги. [14] Угол падения погружающейся плиты превышает 30 ° в областях распространения задней дуги. Скорее всего, это связано с возрастом плиты. По мере того, как океаническая кора становится старше, она становится более плотной, что приводит к более крутому углу падения. [14]
Утончение доминирующей плиты на задней дуге (т. Е. Рифтинг задней дуги) может привести к образованию новой океанической коры (т. Е. К расширению задней дуги). По мере растяжения литосферы нижняя астеносферная мантия поднимается на небольшие глубины и частично тает из-за адиабатического декомпрессионного плавления. По мере приближения этого расплава начинается поверхностное растекание.
Седиментация [ править ]
Отложения сильно асимметричны, большая часть наносов поступает из активной магматической дуги, которая регрессирует одновременно с откатом желоба. Из кернов, собранных в ходе проекта Deep Sea Drilling Project (DSDP), в задуговых бассейнах западной части Тихого океана было обнаружено девять типов отложений. [15] Селевые потоки мощных и среднеслоистых массивных конгломератов составляют 1,2% отложений, собранных DSDP. [15] Средний размер отложений в конгломератах - галька, но может варьироваться от гранул до булыжников. [15] Большая часть материала в этих селевых потоках имеет вулканическое происхождение. [15] Вспомогательные материалы включают обломки известняка, кремни, мелководные окаменелости и обломки песчаника. [15]
Подводные веерные системы из переслаивающихся турбидитовых песчаников и аргиллитов составили 20% от общей толщины отложений, извлеченных с помощью DSDP. [15] Веера могут быть разделены на две подсистемы в зависимости от различий в литологии, текстуре, осадочных структурах и стиле напластования. [15] Эти системы представляют собой внутреннюю подсистему и подсистему среднего вентилятора и подсистему внешнего вентилятора. [15] Внутренняя и средняя система выступов содержат прослои тонких и среднеслоистых песчаников и аргиллитов. [15] Структуры, которые встречаются в этих песчаниках, включают обломки нагрузки, микродефекты, складки оседания, извилистые пластинки, осушающие структуры, ступенчатую напластование и ступенчатые вершины пластов песчаника. [15]Частичные последовательности Баума можно найти в подсистеме. [15] Подсистема внешнего вентилятора обычно состоит из более мелких отложений по сравнению с системой внутреннего и среднего вентилятора. [15] В этой системе обнаружены хорошо отсортированные вулканокластические песчаники, алевролиты и аргиллиты. [15] Осадочные структуры, обнаруженные в этой системе, включают параллельные пластинки, микропересечные пластинки и ступенчатое напластование. [15] В этой подсистеме можно идентифицировать частичные последовательности Баума. [15]
Пелагические глины, содержащие железо-марганцевые микроконкреции, кварц, плагиоклаз, ортоклаз, магнетит, вулканическое стекло, монтмориллонит, иллит, смектит, остатки фораминифер, диатомовые водоросли и спикулы губок, составляли самый верхний стратиграфический разрез на каждом участке, где они были обнаружены. Этот тип отложений составлял 4,2 процента от общей толщины отложений, извлеченных с помощью DSDP. [15]
Биогенные пелагические кремнеземистые отложения состоят из илов радиолярий, диатомовых, силикофлагеллят и кремней. [15] Он составляет 4,3% от толщины извлеченных отложений. [15] Биогенные пелагические карбонаты - наиболее распространенный тип отложений, извлекаемых из задуговых бассейнов западной части Тихого океана. [15] Этот тип отложений составляет 23,8% от общей толщины отложений, извлеченных DSDP. [15] Пелагические карбонаты состоят из ила, мела и известняка. [15] Нанофоссилии и фораминиферы составляют большую часть отложений. [15] Повторно осажденные карбонаты составили 9,5% от общей толщины отложений, извлеченных с помощью DSDP. [15]Этот тип осадков имел тот же состав, что и биогенные пелагические карбонатные, но был переработан хорошо развитыми осадочными структурами. [15] Пирокластика, состоящая из вулканического пепла, туфа и множества других компонентов, включая нано-окаменелости, пирит, кварц, растительные остатки и стекло, составила 9,5% извлеченных отложений. [15] Эти вулканические отложения были источником регионального тектонического вулканизма и близлежащих источников островной дуги. [15]
Местоположение [ править ]
Активные задуговые бассейны находятся в регионах Марианских островов, Тонга-Кермадек, Южная Скотия, Манус, Северные Фиджи и Тирренского моря , но большинство из них находится в западной части Тихого океана. Не во всех зонах субдукции есть бассейны задней дуги, некоторые, например, центральные Анды, связаны со сжатием задней дуги . Кроме того, существует ряд вымерших или ископаемых задуговых бассейнов, таких как бассейн Парес Вела-Сикоку, Японское море и Курильский бассейн. Компрессионные задуговые бассейны встречаются, например, в Пиренеях и Швейцарских Альпах . [16]
Черное море формируется из двух отдельных задуговых бассейнов.
История мысли [ править ]
С развитием теории тектонических плит геологи думали, что конвергентные края плит являются зонами сжатия, поэтому не ожидалось зон сильного растяжения над зонами субдукции (задуговые бассейны). Гипотеза о том, что некоторые сходящиеся края плит активно расширяются, была развита Дэном Каригом (1970), когда он был аспирантом Океанографического института Скриппса . [17] Это было результатом нескольких морских геологических экспедиций в западную часть Тихого океана.
См. Также [ править ]
- Обратно-дуговая область
- Преддуговый бассейн
- Внутридуговый бассейн
Заметки [ править ]
- ^ Гесс, Генри H (1962). «История океанических бассейнов». Петрологические исследования: книга в честь А.Ф. Буддингтон : 599–620.
- ^ a b Кариг, Дэниел (1970). «Хребты и впадины островодужной системы Тонга-Кермадек». Журнал геофизических исследований . 75 (2): 239–254. Bibcode : 1970JGR .... 75..239K . DOI : 10.1029 / JB075i002p00239 .
- ^ a b c d Тейлор, B; Зеллмер, К; Мартинес, Ф; Гудлифф, А (1996). «Распространение морского дна в задуговом бассейне Лау». Письма о Земле и планетах . 144 (1-2): 35-40. Bibcode : 1996E и PSL.144 ... 35T . DOI : 10.1016 / 0012-821x (96) 00148-3 .
- ^ a b Гилл, JB (1976). «Состав и возраст вулканических пород бассейна Лау и хребта: последствия для эволюции междугового бассейна и остаточной дуги». Бюллетень GSA . 87 (10): 1384–1395. Bibcode : 1976GSAB ... 87.1384G . DOI : 10.1130 / 0016-7606 (1976) 87 <1384: CAAOLB> 2.0.CO; 2 .
- ^ Deschamps, A .; Фудзивара, Т. (2003). «Асимметричная аккреция вдоль медленно расширяющегося Марианского хребта» . Геохим. Geophys. Геосист . 4 (10): 8622. Bibcode : 2003GGG ..... 4.8622D . DOI : 10.1029 / 2003GC000537 .
- ^ Мартинес, Ф .; Фрайер, П .; Беккер, Н. (2000). «Геофизические характеристики Южного Марианского прогиба, 11N-13N» . J. Geophys. Res. 105 (B7): 16591–16607. Bibcode : 2000JGR ... 10516591M . DOI : 10.1029 / 2000JB900117 .
- ^ Yamazaki, T .; Seama, N .; Окино, К .; Kitada, K .; Джошима, М .; Oda, H .; Нака, Дж. (2003). «Процесс разрастания северной части Марианской впадины: переход рифто-спрединг на 22 с.ш.» . Геохим. Geophys. Геосист . 4 (9): 1075. Bibcode : 2003GGG ..... 4 .... 1Y . DOI : 10.1029 / 2002GC000492 .
- ^ Парсон, LM; Пирс, Дж. А.; Murton, BJ; Ходкинсон, РА; Научная партия RRS Чарльза Дарвина (1990). «Роль скачков гребней и распространения гребней в тектонической эволюции задугового бассейна Лау, юго-западная часть Тихого океана» . Геология . 18 (5): 470–473. Bibcode : 1990Geo .... 18..470P . DOI : 10.1130 / 0091-7613 (1990) 018 <0470: RORJAR> 2.3.CO; 2 .
- ^ Zellmer, KE; Тейлор, Б. (2001). «Трехпластинчатая кинематическая модель открытия бассейна Лау» . Геохим. Geophys. Геосист . 2 (5): 1020. Bibcode : 2001GGG ..... 2.1020Z . DOI : 10.1029 / 2000GC000106 . 2000GC000106.
- ^ Баркер, П. Ф.; Хилл, И.А. (1980). «Асимметричное распространение в задуговых бассейнах». Природа . 285 (5767): 652–654. Bibcode : 1980Natur.285..652B . DOI : 10.1038 / 285652a0 . S2CID 4233630 .
- ^ Мартинес, Ф .; Фрайер, П .; Baker, NA; Ямазаки, Т. (1995). «Эволюция задугового рифтинга: Марианский прогиб, 20-24 с.ш.» . J. Geophys. Res . 100 (B3): 3807–3827. Bibcode : 1995JGR ... 100.3807M . DOI : 10.1029 / 94JB02466 .
- ^ a b Molnar, P .; Этуотер, Т. (1978). «Межрегиональное распространение и тектоника Кордильеров как альтернативы, связанные с возрастом субдуцированной океанической литосферы». Планета Земля. Sci. Lett . 41 (3): 330–340. Bibcode : 1978E & PSL..41..330M . DOI : 10.1016 / 0012-821X (78) 90187-5 .
- ^ a b c Форсайт, D; Уеда, S (1975). «Об относительной важности движущих сил движения плит» . Международный геофизический журнал . 7 (4): 163–200. Bibcode : 1975GeoJ ... 43..163F . DOI : 10.1111 / j.1365-246X.1975.tb00631.x .
- ^ a b c d e Sdrolias, M; Мюллер, RD (2006). «Контроль за образованиями задуговых бассейнов». Геохимия, геофизика, геосистемы . 7 (4): Q04016. Bibcode : 2006GGG ..... 7.4016S . DOI : 10.1029 / 2005GC001090 .
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z Klein, GD (1985). «Контроль глубины осадконакопления, тектонического поднятия и вулканизма на процессах осадконакопления в задуговых бассейнах западной части Тихого океана». Журнал геологии . 93 (1): 1–25. Bibcode : 1985JG ..... 93 .... 1D . DOI : 10.1086 / 628916 . S2CID 129527339 .
- ^ Munteanu, I .; и другие. (2011). «Кинематика обратно-дуговой инверсии Западного бассейна Черного моря» . Тектоника . 30 (5): н / д. Bibcode : 2011Tecto..30.5004M . DOI : 10.1029 / 2011tc002865 .
- ^ Кариг, Дэниел Э. (1970). «Хребты и впадины островодужной системы Тонга-Кермадек». Журнал геофизических исследований . 75 (2): 239–254. Bibcode : 1970JGR .... 75..239K . DOI : 10.1029 / JB075i002p00239 .[ требуется проверка ]
Ссылки [ править ]
- Уеда С (1984). «Зоны субдукции; их разнообразие, механизм и антропогенное воздействие». GeoJournal . 8 (1): 381–406. DOI : 10.1007 / BF00185938 . S2CID 128986436 .
- Тейлор, Брайан. (1995). Задуговые бассейны: тектоника и магматизм. Нью-Йорк: Пленум Пресс. ISBN 9780306449376 ; OCLC 32464941
- Deschamps, A .; Фудзивара, Т. (2003). «Асимметричная аккреция вдоль медленно расширяющегося Марианского хребта» . Геохим. Geophys. Геосист . 4 (10): 8622. Bibcode : 2003GGG ..... 4.8622D . DOI : 10.1029 / 2003GC000537 .
- Мартинес, Ф .; Фрайер, П .; Беккер, Н. (2000). «Геофизические характеристики Южного Марианского прогиба, 11N-13N» . J. Geophys. Res. 105 : 16591–16607. Bibcode : 2000JGR ... 10516591M . DOI : 10.1029 / 2000JB900117 .
- Yamazaki, T .; Seama, N .; Окино, К .; Kitada, K .; Джошима, М .; Oda, H .; Нака, Дж. (2003). «Процесс разрастания северной части Марианской впадины: переход рифто-спрединг на 22 с.ш.» . Геохим. Geophys. Геосист . 4 (9): 1075. Bibcode : 2003GGG ..... 4 .... 1Y . DOI : 10.1029 / 2002GC000492 .
- Парсон, Л. М.; Пирс, Дж. А.; Murton, BJ; Ходкинсон, Р.А. (1990). «Роль скачков гребней и распространения гребней в тектонической эволюции задугового бассейна Лау, юго-западная часть Тихого океана». Геология . 18 (5): 470–473. Bibcode : 1990Geo .... 18..470P . DOI : 10.1130 / 0091-7613 (1990) 018 <0470: RORJAR> 2.3.CO; 2 .
- Zellmer, KE; Тейлор, Б. (2001). «Трехпластинчатая кинематическая модель открытия бассейна Лау» . Геохим. Geophys. Геосист . 2 (5): 1020. Bibcode : 2001GGG ..... 2.1020Z . DOI : 10.1029 / 2000GC000106 .
- Баркер, П.Ф .; Хилл, И.А. (1980). «Асимметричное распространение в задуговых бассейнах». Природа . 285 (5767): 652–654. Bibcode : 1980Natur.285..652B . DOI : 10.1038 / 285652a0 . S2CID 4233630 .
- Мартинес, Ф .; Фрайер, П .; Baker, NA; Ямазаки, Т. (1995). «Эволюция задугового рифтинга: Марианский прогиб, 20-24 с.ш.». J. Geophys. Res . 100 : 3807–3827. Bibcode : 1995JGR ... 100.3807M . DOI : 10.1029 / 94JB02466 .
- Molnar, P .; Этуотер, Т. (1978). «Межрегиональное распространение и тектоника Кордильеров как альтернативы, связанные с возрастом субдуцированной океанической литосферы». Планета Земля. Sci. Lett . 41 (3): 330–340. Bibcode : 1978E & PSL..41..330M . DOI : 10.1016 / 0012-821X (78) 90187-5 .
- Уоллес, Лаура М .; Эллис, Сьюзен; Манн, Пол (2009). «Коллизионная модель для быстрых вращений блока передней дуги, кривизны дуги и эпизодических трещин в задней части дуги в условиях субдукции» . Геохимия, геофизика, геосистемы . 10 (5): н / д. Bibcode : 2009GGG .... 10.5001W . DOI : 10.1029 / 2008gc002220 .
- Кариг, Дэниел Э (1970). «Хребты и впадины островодужной системы Тонга-Кермадек». Журнал геофизических исследований . 75 (2): 239–254. Bibcode : 1970JGR .... 75..239K . DOI : 10.1029 / JB075i002p00239 .
- Гесс, Генри Х. (1962). «История океанических бассейнов». Петрологические исследования: сборник в честь А.Ф. Буддингтон. 599-620
- Taylor, B .; Zellmer, K .; Мартинес, Ф .; Гудлифф, А. (1996). «Распространение морского дна в задуговом бассейне Лау». Письма о Земле и планетах . 144 (1-2): 35-40. Bibcode : 1996E и PSL.144 ... 35T . DOI : 10.1016 / 0012-821x (96) 00148-3 .
- Forsyth, D .; Уеда, С. (1975). «Об относительной важности движущих сил движения плит *» . Международный геофизический журнал . 43 (1): 163–200. Bibcode : 1975GeoJ ... 43..163F . DOI : 10.1111 / j.1365-246x.1975.tb00631.x .
- Sdrolias, M .; Мюллер, RD (2006). «Контроль за образованиями задуговых бассейнов». Геохимия, геофизика, геосистемы . 7 (4): 1–40. Bibcode : 2006GGG ..... 7.4016S . DOI : 10.1029 / 2005GC001090 .
- Гилл, Дж. Б. (1976). «Состав и возраст вулканических пород бассейна Лау и хребта: последствия для эволюции междугового бассейна и остаточной дуги». Бюллетень GSA . 87 (10): 1384–1395. Bibcode : 1976GSAB ... 87.1384G . DOI : 10.1130 / 0016-7606 (1976) 87 <1384: caaolb> 2.0.co; 2 .
- Кляйн, GD (1985). «Контроль глубины осадконакопления, тектонического поднятия и вулканизма на процессах осадконакопления в задуговых бассейнах западной части Тихого океана». Журнал геологии . 93 (1): 1–25. Bibcode : 1985JG ..... 93 .... 1D . DOI : 10.1086 / 628916 . S2CID 129527339 .
Внешние ссылки [ править ]
- Анимация субдукции, отката траншеи и расширения бассейна задней дуги в EGU GIFT2017: Формирование Средиземного моря изнутри, YouTube.