Konvergentní hranice - Convergent boundary

Zjednodušený diagram konvergentní hranice

A konvergentní hranice (také známý jako destruktivní hranice) je oblast na Zemi, kde jsou dvě nebo více litosférické desky kolidovat. Jedna deska nakonec sklouzne pod druhou, což je proces známý jako subdukce. Subdukční zónu lze definovat rovinou, kde dochází k mnoha zemětřesením, tzv Zóna Wadati – Benioff.[1] Tyto srážky se odehrávají na stupních miliónů až desítek milionů let a mohou vést k vulkanismu, zemětřesení, orogeneze zničení litosféra, a deformace. Konvergentní hranice se vyskytují mezi oceánsko-oceánskou litosférou, oceánsko-kontinentální litosférou a kontinentálně-kontinentální litosférou. Geologické rysy související s konvergentními hranicemi se liší v závislosti na typech kůry.

Desková tektonika je poháněna konvekčními buňkami v plášti. Konvekční články jsou výsledkem tepla generovaného radioaktivním rozpadem prvků v plášti unikajícím na povrch a návratem chladných materiálů z povrchu do pláště.[2] Tyto konvekční buňky přinášejí horký plášťový materiál na povrch podél rozprostíracích center a vytvářejí novou kůru. Když je tato nová kůra vytlačována z rozprostírajícího se středu tvorbou novější kůry, ochladí se, ztenčí se a zhustne. Subdukce začíná, když tato hustá kůra konverguje s méně hustou kůrou. Gravitační síla pomáhá řídit subduktující desku do pláště.[3] Vzhledem k tomu, že se relativně chladná subduktující deska ponoří hlouběji do pláště, zahřívá se, což způsobí rozpad vodních minerálů. Tím se uvolňuje voda do žhavější astenosféry, což vede k částečnému tavení astenosféry a vulkanismu. K dehydrataci i částečnému tání dochází podél izotermy 1000 ° C (1830 ° F), obvykle v hloubkách 65 až 130 km (40 až 81 mi).[4][5]

Některé litosférické desky se skládají z obou kontinentální a oceánská litosféra. V některých případech počáteční konvergence s jinou deskou zničí oceánskou litosféru, což povede ke konvergenci dvou kontinentálních desek. Ani kontinentální deska nebude subduktovat. Je pravděpodobné, že se deska může zlomit podél hranice kontinentální a oceánské kůry. Seismická tomografie odhaluje kousky litosféry, které se během konvergence odlomily.

Subdukční zóny

Viz také: Forearc a Zóna Wadati – Benioff

Subdukční zóny jsou oblasti, kde jedna litosférická deska klouže pod druhou na konvergentní hranici kvůli rozdílům v litosférické hustotě. Tyto desky se ponoří v průměru o 45 °, ale mohou se měnit. Subdukční zóny jsou často poznamenány množstvím zemětřesení, výsledkem vnitřní deformace desky, konvergence s protilehlou deskou a ohýbáním u oceánského příkopu. Byla zjištěna zemětřesení do hloubky 670 km (416 mi). Poměrně chladné a husté subduduční desky jsou vtaženy do pláště a pomáhají řídit konvekci pláště.[6]

Oceanic - oceánská konvergence

Při srážkách mezi dvěma oceánskými deskami se chladnější a hustší oceánská litosféra ponoří pod teplejší, méně hustou oceánskou litosféru. Když se deska ponoří hlouběji do pláště, uvolňuje vodu z dehydratace vodnatých minerálů v oceánské kůře. Tato voda snižuje teplotu tání hornin v astenosféře a způsobuje částečné tání. Částečná tavenina bude cestovat nahoru astenosférou, nakonec dosáhne povrchu a vytvoří vulkanickou vrstvu ostrovní oblouky.

Kontinentálně - oceánská konvergence

Když se srazí oceánská litosféra a kontinentální litosféra, hustá oceánská litosféra se subdukuje pod méně hustou kontinentální litosférou. An akreční klín formy na kontinentální kůře jako hlubinné sedimenty a oceánská kůra jsou škrábány z oceánské desky. Sopečné oblouky se tvoří na kontinentální litosféře v důsledku částečného tavení v důsledku dehydratace vodnatých minerálů subduktující desky.

Kontinentální - kontinentální konvergence

Viz také: Kontinentální srážka

Některé litosférické desky se skládají z kontinentální i oceánské kůry. Subdukce se iniciuje, když oceánská litosféra sklouzává pod kontinentální kůru. Když se oceánská litosféra subdukuje do větších hloubek, přitahuje se kontinentální kůra blíže k subdukční zóně. Jakmile kontinentální litosféra dosáhne subdukční zóny, procesy subdukce se změní, protože kontinentální litosféra je živější a odolává subdukci pod jinou kontinentální litosférou. Malá část kontinentální kůry může být podrobena subdukci, dokud se deska nerozbije, což umožňuje oceánské litosféře pokračovat v subdukci, horké astenosféře stoupat a zaplňovat prázdnotu a kontinentální litosféře odskočit.[7] Důkazy o tomto kontinentálním odskočení zahrnují ultravysokotlaké metamorfované horniny, které se tvoří v hloubkách 90 až 125 km (56 až 78 mil), které jsou vystaveny na povrchu.[8]

Vulkanismus a sopečné oblouky

Viz také: Vulkanický oblouk

Oceánská kůra obsahuje hydratované minerály, jako je amfibol a slída skupiny. Během subdukce se oceánská litosféra zahřívá a metamorfuje, což způsobuje rozpad těchto vodnatých minerálů, které uvolňují vodu do astenosféry. Uvolňování vody do astenosféry vede k částečnému tání. Částečné tavení umožňuje vzestup živějšího, horkého materiálu a může vést k vulkanismu na povrchu a k umístění plutonů do podpovrchové vrstvy.[9] Tyto procesy, které generují magma, nejsou zcela známy.[10]

Tam, kde tato magma dosáhnou povrchu, vytvářejí vulkanické oblouky. Sopečné oblouky se mohou tvořit jako řetězy ostrovních oblouků nebo jako oblouky na kontinentální kůře. Tři série magma vulkanických hornin se vyskytuje ve spojení s oblouky. The chemicky redukován tholeiitická magmatická řada je nejcharakterističtější pro oceánské sopečné oblouky, ačkoli toto se také nachází v kontinentálních sopečných obloucích nad rychlou subdukcí (> 7 cm / rok). Tato série je relativně nízká draslík. Čím více oxidované kalc-alkalická řada, který je mírně obohacen draslíkem a nekompatibilními prvky, je charakteristický pro kontinentální vulkanické oblouky. The série alkalických magmat (vysoce obohacený draslíkem) je někdy přítomen v hlubším kontinentálním nitru. The shoshonite série, která má extrémně vysoký obsah draslíku, je vzácná, ale někdy se vyskytuje ve vulkanických obloucích.[5] The andezit člen každé řady je obvykle nejhojnější,[11] a přechod od čedičového vulkanismu hluboké tichomořské pánve k andezitovému vulkanismu v okolních vulkanických obloucích byl nazýván andezitovou linií.[12][13]

Povodí zadního oblouku

Viz také: Oblast zpětného oblouku

Povodí zadního oblouku se tvoří za vulkanickým obloukem a jsou spojena s extenzivní tektonikou a vysokým tepelným tokem, často jsou domovem center šíření mořského dna. Tato šířící se centra jsou jako hřebeny středního oceánu, i když složení magmatu v povodí zadního oblouku je obecně rozmanitější a obsahuje vyšší obsah vody než hřebeny středního oceánu.[14] Umyvadla zadního oblouku se často vyznačují tenkou horkou litosférou. Otevírání pánví zadního oblouku může vzniknout z pohybu horké astenosféry do litosféry, což způsobí rozšíření.[15]

Oceánské příkopy

Viz také: Oceánský příkop

Oceánské příkopy jsou úzké topografické minima, které označují konvergentní hranice nebo subdukční zóny. Oceánské příkopy jsou v průměru 50 až 100 km široké a mohou být dlouhé několik tisíc kilometrů. Oceánské příkopy se tvoří v důsledku ohnutí subduktující desky. Zdá se, že hloubka oceánských příkopů je řízena věkem subdukce oceánské litosféry.[5] Výplň sedimentů v oceánských příkopech se liší a obecně závisí na množství vstupů sedimentů z okolních oblastí. Oceánský příkop, Mariana příkop, je nejhlubším bodem oceánu v hloubce přibližně 11 000 m (36 089 ft).

Zemětřesení a tsunami

Viz také: Zemětřesení

Zemětřesení jsou běžná podél konvergentních hranic. Oblast s vysokou aktivitou zemětřesení, Zóna Wadati-Benioff, obecně má sklon 45 ° a označuje subduktující desku. Zemětřesení se vyskytnou v hloubce 670 km podél okraje Wadati-Benioff.

Tlakové i tažné síly působí podél konvergentních hranic. Na vnitřních stěnách příkopů dochází k poruše v tlaku nebo v opačném směru v důsledku relativního pohybu dvou desek. Reverzní chybující škrábance z oceánského sedimentu a vede k tvorbě akrečního klínu. Zpětné poruchy mohou vést k megathrust zemětřesení. K napěťové nebo normální poruše dochází na vnější stěně příkopu, pravděpodobně v důsledku ohybu downgoing desky.[16]

Megathrust zemětřesení může způsobit náhlé vertikální posunutí velké plochy oceánského dna. To zase generuje a tsunami.[17]

K nejsmrtelnějším přírodním katastrofám došlo v důsledku konvergentních hraničních procesů. The 2004 zemětřesení v Indickém oceánu a tsunami bylo spuštěno megathrustovým zemětřesením podél konvergentní hranice indické desky a barmské mikrodestičky a zabilo přes 200 000 lidí. V roce 2011 tsunami u japonského pobřeží, který způsobil 16 000 úmrtí a způsobil škody ve výši 360 miliard USD, bylo způsobeno zemětřesením o síle 9 megathrustů podél konvergentní hranice euroasijské desky a tichomořské desky.

Volitelný klín

Viz také: Volitelný klín

Náhodné klíny (nazývané také akreční hranoly ) se tvoří, když je sediment seškrábán z subduktující litosféry a emplaced proti převažující litosféře. Mezi tyto sedimenty patří magmatická kůra, kalné sedimenty a pelagické sedimenty. Napodobování tahu narážejícího na povrch bazálního odkrývání se vyskytuje v akrečních klínech, jak síly pokračují v stlačování a porušování těchto nově přidaných sedimentů.[5] Pokračující porušování akrečního klínu vede k celkovému zesílení klínu.[18] Topografie mořského dna hraje určitou roli při narůstání, zejména umístění magmatické kůry.[19]

Příklady

Viz také

Reference

  1. ^ Wicander, Reed; Monroe, James S. (2016). Geol (2. vyd.). Belmont, CA: Cengage Learning. ISBN  978-1133108696. OCLC  795757302.
  2. ^ Tackley, Paul J. (2000-06-16). „Konvekce pláště a desková tektonika: Směrem k integrované fyzikální a chemické teorii“. Věda. 288 (5473): 2002–2007. Bibcode:2000Sci ... 288.2002T. doi:10.1126 / science.288.5473.2002. ISSN  1095-9203. PMID  10856206.
  3. ^ Conrad, Clinton P .; Lithgow-Bertelloni, Carolina (01.10.2004). „Časový vývoj hnacích sil desek: Význam„ sání desky “versus„ tažení desky “během kenozoika.“ Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 109 (B10): B10407. Bibcode:2004JGRB..10910407C. doi:10.1029 / 2004JB002991. hdl:2027.42/95131. ISSN  2156-2202.
  4. ^ Bourdon, Bernard; Turner, Simon; Dosseto, Anthony (06.06.2003). „Dehydratace a částečné tavení v subdukčních zónách: Omezení z nerovnováhy řady U“. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 108 (B6): 2291. Bibcode:2003JGRB..108.2291B. doi:10.1029 / 2002 JB001839. ISSN  2156-2202.
  5. ^ A b C d P., Kearey (2009). Globální tektonika. Klepeis, Keith A., Vine, F. J. (3. vyd.). Oxford: Wiley-Blackwell. ISBN  9781405107778. OCLC  132681514.
  6. ^ Widiyantoro, Srí; Rob D. Van Der; Grand, Stephen P. (01.12.1997). „Globální seismická tomografie: snímek konvekce v zemi“. GSA dnes. 7 (4). ISSN  1052-5173.
  7. ^ Condie, Kent C. (01.01.2016). „Evoluce kůry a pláště“. Země jako vyvíjející se planetární systém. Akademický tisk. 147–199. doi:10.1016 / b978-0-12-803689-1.00006-7. ISBN  9780128036891.
  8. ^ Ernst, W. G .; Marujama, S .; Wallis, S. (1997-09-02). „Rychlá exhumace metamorfované kontinentální kůry ultravysokým tlakem řízená vztlakem“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 94 (18): 9532–9537. Bibcode:1997PNAS ... 94.9532E. doi:10.1073 / pnas.94.18.9532. ISSN  0027-8424. PMC  23212. PMID  11038569.
  9. ^ Philpotts, Anthony R .; Ague, Jay J. (2009). Principy magmatické a metamorfní petrologie (2. vyd.). Cambridge, Velká Británie: Cambridge University Press. str. 604–612. ISBN  9780521880060.
  10. ^ Castro, Antonio (leden 2014). „Původ nerostů žulových batolitů“. Geoscience Frontiers. 5 (1): 63–75. doi:10.1016 / j.gsf.2013.06.006.
  11. ^ Philpotts & Ague 2009, str. 375.
  12. ^ Watters, W. A. ​​(7. dubna 2006). „Marshall, Patrick 1869 - 1950“. Slovník biografie Nového Zélandu. Citováno 26. listopadu 2020.
  13. ^ White, A. J. R. (1989). "Andezitová čára". Petrologie. Encyklopedie věd o Zemi: 22–24. doi:10.1007/0-387-30845-8_12. ISBN  0-442-20623-2.
  14. ^ Taylor, Brian; Martinez, Fernando (březen 2002). "Kontrola klínového pláště na přírůstku kůry back-arc". Příroda. 416 (6879): 417–420. Bibcode:2002 Natur.416..417M. doi:10.1038 / 416417a. ISSN  1476-4687. PMID  11919628. S2CID  4341911.
  15. ^ Tatsumi, Yoshiyuki; Otofuji, Yo-Ichiro; Matsuda, Takaaki; Nohda, Susumu (10.09.1989). „Otevření zpětného oblouku Japonského moře astenosférickou injekcí“. Tektonofyzika. 166 (4): 317–329. Bibcode:1989Tectp.166..317T. doi:10.1016/0040-1951(89)90283-7. ISSN  0040-1951.
  16. ^ Oliver, J .; Sykes, L .; Isacks, B. (01.06.1969). „Seismologie a nová globální tektonika“. Tektonofyzika. 7 (5–6): 527–541. Bibcode:1969 Tectp ... 7..527O. doi:10.1016/0040-1951(69)90024-9. ISSN  0040-1951.
  17. ^ „Otázky a odpovědi týkající se zemětřesení Megathrust“. Přírodní zdroje Kanada. Vláda Kanady. 19. října 2018. Citováno 23. září 2020.
  18. ^ Konstantinovskaia, Elena; Malavieille, Jacques (01.02.2005). "Eroze a exhumace v akrečních orogenech: experimentální a geologické přístupy". Geochemie, geofyzika, geosystémy. 6 (2): Q02006. Bibcode:2005GGG ..... 6.2006K. doi:10.1029 / 2004GC000794. ISSN  1525-2027.
  19. ^ Sharman, George F .; Karig, Daniel E. (01.03.1975). "Subdukce a narůstání v zákopech". Bulletin GSA. 86 (3): 377–389. Bibcode:1975GSAB ... 86..377K. doi:10.1130 / 0016-7606 (1975) 86 <377: SAAIT> 2.0.CO; 2. ISSN  0016-7606.