Континентальная дуга представляет собой тип вулканической дуги , произошедшую в качестве «дуговой формы» топографической высокой области вдоль континентальной окраины . Континентальная дуга формируется на активной континентальной окраине, где встречаются две тектонические плиты , и где одна плита имеет континентальную кору, а другая - океаническую, вдоль линии конвергенции плит, и развивается зона субдукции . Магматизм и петрогенезис континентальной коры сложны: по существу, континентальные дуги отражают смесь океанической коры материалов, мантии клина и континентальной коры материалов.
Источник
Когда две тектонические плиты сталкиваются, относительно более плотная океаническая кора будет погружена под относительно более легкую континентальную кору . Из-за процесса субдукции относительно более холодная океаническая кора вместе с водой погружается в астеносферу , где давление и температура намного выше, чем на поверхности Земли. В таких условиях опускающаяся пластина выделяет летучие вещества, такие как H 2 O и CO 2 , которые вызывают частичное плавление вышеуказанной астеносферы. [1] Этот процесс может создать относительно плавучую магму , которая впоследствии образует серию вулканов на поверхности вдоль зоны субдукции . Некоторые исследователи утверждают, что отнесение дуговой литосферной мантии также может быть важным процессом, связанным с дуговым магматизмом. [2] [3] Поскольку зона субдукции (которая также является границей плит) обычно имеет форму дуги, геологи назвали эти вулканы вулканическими дугами . Вулканическая дуга, построенная на континентальной коре, называется континентальной дугой; построенные на океанической коре вулканы образуют островную дугу .
Петрогенезис и магматизм
Петрогенезис
Происхождение магматических пород , или петрогенезиса , в континентальных дугах более сложно, чем в океанических дугах. Частичное плавление субдуцирующей океанической плиты генерирует первичную магму, которая будет загрязнена материалами континентальной коры, когда она проходит через кору. Так как континентальная кора фельзическая или диоксид кремния в то время как ювенильная первичная магма обычно мафит , состав магм в континентальных дугах является продуктом смешения между магматической дифференциацией магмы мафической и фельзитовой или кремнеземом корой плавок. [2] Смешение существующей континентальной коры, нижней части литосферы или литосферной мантии под континентальной корой , субдуцирующей океанической коры и отложений, мантийного клина и материалов под плитами является основным источником пород континентальной дуги. [4]
Магматизм
Дегидратации из нисходящей плиты и частичное плавление астеносферы вместе генерируют первичную магму континентальных дуг. Первичная магма состоит из оливинового толеитового базальта из-за смеси перидотитов из мантийного клина и обогащенных ионами литофилов (LIL-обогащенных) флюидов из дегидратирующей субдуцирующей плиты. [4] Поскольку большая толщина и меньшая плотность континентальной коры, вероятно, предотвратят подъем первичной магмы вверх. Восходящая первичная магма, вероятно, образует пруды на дне континентальной коры, образуя магматический очаг. В этой камере будет происходить процесс андерплейтинга , ассимиляция и фракционная кристаллизация первичной магмы и пород нижней коры с образованием подплит на дне коры. [4] [5]
Благодаря этой процедуре оливин-толеитовая первичная магма изменится на известково-щелочные магмы и более развитые и обогащенные щелочные или кремнистые магмы. [6] Еще одним источником обогащения может быть процесс тектонической эрозии, который вызывает выскабливание и увлечение нижней континентальной литосферы в зону плавления. Таким образом, высокие концентрации Rb , Cs , Ba , K , Th и LREE (легких редкоземельных элементов ) и обогащенных изотопов могут быть обнаружены в континентальных дуговых магмах. [7]
Интенсивность дугового магматизма
Геотермальная структура в зоне субдукции определяет скорость плавления субдукционной плиты и астеносферы. Изменение структуры изотермы может существенно повлиять на интенсивность магматизма. Некоторые факторы могут способствовать изменению геотермальной структуры: а) изменение скорости сближения двух плит в зоне субдукции; [4] б) угол падения субдукционной плиты; [4] c) количество субдуцированных низкотемпературных материалов (вода и океанические отложения); [1] г) событие апвеллинга мантии / астеносферы (окно слэба [ 8] / отрыв слэба [9] ).
Петрология
Петрогенезис континентальных дуг в целом отличается от петрогенезиса океанических дуг, поэтому в континентальной дуге можно найти больше известково-щелочных и щелочных пород с меньшим количеством толеитов и пород с низким содержанием K. [4]
Известково-щелочной вкрапленник -богатый дацитовый , андезитовые и риолитовые породы широко распространены в континентальной дуге. Эти породы содержат водные минералы биотит и роговую обманку, частично резорбированные в процессе магматизма. В этих породах также встречается сильно зональный плагиоклаз с сетчатой текстурой. Гранодиорит , тоналит и диорит - самые распространенные интрузивные породы, обнаруженные в континентальных дугах. [10]
Процесс эрозии
Эрозия континентальных дуг является частью основного процесса глобальной циркуляции литосферы. Согласно относительному исследованию [11] вклад континентальной дуговой эрозии в общую потерю континентальной коры составляет около 25%. Процесс, называемый тектонической эрозией, происходит, когда сила трения во время конвергенции соскребает огромное количество горных пород с основания континентальных дуг. Кроме того, осадки на орогене континентальной дуги являются еще одним процессом эрозии. Обломки континентальной дуги откладываются в зоне субдукции в виде турбидита . В Проходят субдукции сил осадки в accretively добавить к аккреционному клину или вычит`ать в астеносферу. Тогда часть осадков будет переработана в результате вулканической деятельности и, таким образом, вернется в континентальную кору, в то время как другая часть образует новый мантийный материал.
Различия между разными дугами
Понятия « островная дуга », « вулканическая дуга », « океаническая дуга » и «континентальная дуга» могут быть перепутаны:
- Вулканические дуги состоят из дугообразной цепи вулканов, положение которых может быть континентальным или срединным.
- Островные дуги должны располагаться на море, но они не обязательно должны быть вулканическими (например, невулканическая дуга Греции ).
- Океанические дуги - это вулканические дуги, построенные на океанической коре , в отличие от континентальных дуг, которые построены на континентальной коре .
- Состав коры океанической дуги отличается от коры континентальной дуги. Кора океанической дуги более мафическая ( базальтовая / габбровая ), в то время как кора континентальной дуги склонна к промежуточному или кислому составу (андезитовый / диоритовый ). [12]
В некоторых случаях и континентальная дуга, и океаническая дуга могут формироваться по простиранию одной зоны субдукции (например, Алеутские острова и полуостров Аляска ).
Таблица континентальных дуг
Континентальная дуга | Страна | Траншея | Плата замещения | Подводящая плита |
---|---|---|---|---|
Каскадная вулканическая дуга | США и Канада | Зона субдукции Каскадия ; физический океанический желоб не может быть идентифицирован [13] [14] | Североамериканская плита | Хуана де Фука плиты , Проводник плиты и Горда плиты |
Полуостров Аляска и Алеутский хребет | Соединенные Штаты | Алеутский желоб | Североамериканская плита | Тихоокеанская плита |
Камчатка | Россия | Курило-Камчатский желоб | Евразийская плита | Тихоокеанская плита |
Андский вулканический пояс | Колумбия , Боливия , Перу , Эквадор , Чили и Аргентина. | Перу – Чилийский желоб | Южноамериканская плита | Плита Наска и Антарктическая плита |
Вулканическая дуга Центральной Америки | Гватемала , Сальвадор , Гондурас , Никарагуа , Коста-Рика , Панама | Среднеамериканский желоб | Карибская плита | Кокосовая тарелка |
Гангдезский батолит | Тибет , Китай | Больше не существует | Лхасский террейн | Неотетийский океан |
Каскадная вулканическая дуга.
Алеутская дуга с океанической и континентальной частями.
Камчатская дуга, Восточная Россия.
Андский вулканический пояс
Смотрите также
- Вулканический пояс
Рекомендации
- ^ а б Ван дер Плюйм, BA; Маршак, С. (2004). Строение Земли (2-е изд.). Нью-Йорк: Нортон. п. 442. ISBN. 978-0-393-92467-1.
- ^ а б Чин, Эмили Дж .; Ли, Син-Тай А .; Tollstrup, Darren L .; Liewen, Xie; Вимпенни, Джош Б.; Инь, Цин-Чжу (2013). «О происхождении горячих метаосадочных кварцитов в нижней коре континентальных дуг». Письма о Земле и планетах . 361 : 120–133. Bibcode : 2013E и PSL.361..120C . DOI : 10.1016 / j.epsl.2012.11.031 .
- ^ Чин, Эмили Дж .; Ли, Син-Тай А .; Барнс, Хайме Д. (2014). «Утолщение, рефтилизация и фильтр глубокой литосферы в континентальных дугах: ограничения от основных и микроэлементов и изотопов кислорода». Письма о Земле и планетах . 397 : 184–200. Bibcode : 2014E и PSL.397..184C . DOI : 10.1016 / j.epsl.2014.04.022 .
- ^ а б в г д е Зима, Джон Д. (2001). Введение в петрологию магматических и метаморфических пород . Верхняя Сэдл-Ривер, Нью-Джерси: ISBN Prentice-Hall Inc. 978-0321592576.
- ^ Кувшин, WS; Атертон, член парламента; Cobbing, EJ; Бекинсейл, RD (1985). Магматизм на краю плиты: Перуанские Анды (1-е изд.). Springer. ISBN 978-1489958228.
- ^ Хармон, RS; Баррейро, BA (1984). Андский магматизм: химические и изотопные ограничения (Геология Шивы) (1-е изд.). Бостон: Биркхойзер. ISBN 978-0906812617.
- ^ Пирс, Джулиан А .; Паркинсон, Ян Дж. (1993). «Модели микроэлементов для плавления мантии: приложение к петрогенезису вулканической дуги». Лондонское геологическое общество, специальные публикации . 76 (1): 373–403. Bibcode : 1993GSLSP..76..373P . DOI : 10.1144 / GSL.SP.1993.076.01.19 .
- ^ Чжан, Цзэминь; Чжао, Гочунь; Сантош, М .; Ван, Цзиньли; Дун, Синь; Шен, Кун (2010). «Позднемеловой чарнокит с адакитовым сходством из гангдского батолита, юго-восточный Тибет: свидетельства неотетической субдукции срединно-океанического хребта?». Гондванские исследования . 17 (4): 615–631. DOI : 10.1016 / j.gr.2009.10.007 .
- ^ Цзи, Вэйцян; У, Фуюань; Ли, Цзиньсян; Лю, Чуаньчжоу; Лю, Чуань-Чжоу (2009). «Геохронология циркона U – Pb и изотопные ограничения Hf на петрогенезис Гангдезского батолита, Южный Тибет». Химическая геология . 262 (3–4): 229–245. DOI : 10.1016 / j.chemgeo.2009.01.020 .
- ^ Роден-Тайс, Мэри. "Материалы Земли II - Курс петрологии" (PDF) . Государственный университет Нью-Йорка в Платтсбурге . Архивировано из оригинального (PDF) 23 ноября 2015 года . Проверено 9 января 2015 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Клифт, Питер; Ваннуччи, Паола (2004). «Контроль тектонической аккреции по сравнению с эрозией в зонах субдукции: последствия для происхождения и повторного использования континентальной коры» (PDF) . Обзоры геофизики . 42 (2): RG2001. Bibcode : 2004RvGeo..42.2001C . DOI : 10.1029 / 2003RG000127 .
- ^ Филеднер; Moritz, M .; Клемперер, Саймон Л. (2000). «Переход структуры земной коры от океанической дуги к континентальной дуге, восточные Алеутские острова и полуостров Аляска». Письма о Земле и планетах . 179 (3): 567–579. Bibcode : 2000E и PSL.179..567F . DOI : 10.1016 / S0012-821X (00) 00142-4 .
- ^ Лилли, Роберт Дж. (4 июня 2001 г.). «Субдукция на северо-западе Тихого океана: учебное пособие по геологии для Олимпийского национального парка» (PDF) . Документ геологов в парках, 1999-OLYM . Денвер, Колорадо: Служба национальных парков. п. 17 . Проверено 29 декабря 2014 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ "Тихоокеанская горная система - каскадные вулканы" , Earth Science Concepts , Служба национальных парков США, архивировано с оригинала 31 мая 2007 г. CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )