Odlišná dvojitá subdukce - Divergent double subduction

Schematický diagram ukazující subdukční systém v konvenční deskové tektonické teorii a divergentní dvojitou subdukci

Odlišná dvojitá subdukce (zkráceně DDS, nazývané také jako oboustranná subdukce namáčení směrem ven[1]) je speciální typ subdukce systém, kde dva paralelní subdukční zóny s různými směry jsou vyvinuty na stejné oceánské desce.[2] V konvenčním teorie deskové tektoniky, an oceánská deska subdukty pod jinou deskou a nové oceánská kůra se generuje někde jinde, obvykle podél druhé strany stejných desek[3] V odlišném dvojím subdukci však oceánská deska subduktů na dvou stranách. To má za následek uzavření oceánu a kolize obloukem. Tento koncept byl poprvé navržen a aplikován na Skládací opasek Lachlan v jižní Austrálii.[2] Od té doby geologové aplikují tento model na další oblasti, jako je Solonkerova šicí zóna v Středoasijský orogenní pás,[4][5] Jiangnan Orogen,[6] the Lhasa –Qiangtang kolizní zóna[7] a hranice terénu Baker.[8] Aktivní příklady tohoto systému jsou 1) Molucká zóna srážky s mořem v Indonésii, kde Molucká mořská deska subduktů pod Euroasijská deska a Philippine Sea plate ze dvou stran,[9][10] a 2) mikrodestička Adria ve střední části Středomoří, podmaňováním obou na jeho západní straně (pod Apeniny a Kalábrie) a na jeho východní straně (pod Dinarides ).[11][12] Všimněte si, že výraz „divergentní“ se používá k popisu jednoho oceánská deska subduction v různých směrech na dvou protilehlých stranách. To by nemělo být zaměňováno s použitím stejného výrazu v 'hranice divergentní desky „který odkazuje na a rozmetací centrum který odděluje dvě desky pohybující se od sebe.

Vývoj divergentního systému dvojité subdukce

Úplný vývoj divergentního systému dvojité subdukce lze rozdělit do čtyř hlavních fází.[2] 

Počáteční fáze: Oceánská deska subducts na obou stranách, tvoří dva paralelní oblouky a akreční klíny s opačným směrem.[2]

Počáteční fáze

Jako centrální oceánská deska subduktuje na obou stranách do dvou nadřazených desek, subduktující oceánská deska přivádí tekutiny dolů a tekutiny se uvolňují v plášťový klín.[2] Tím se iniciuje částečné roztavení plášťový klín a magma nakonec stoupne do převažujících desek, což má za následek vznik dvou sopečné oblouky na dvou hlavních deskách.[2] Zároveň se usazeniny usazují na dvou okrajích převažujících desek a tvoří dvě akreční klíny.[2] Jak se deska subdukuje a dochází k rollbacku, oceán se zužuje a rychlost subdukce se snižuje, jak se oceánská deska blíží obrácenému tvaru „U“.[2]

Druhá etapa: Uzavření oceánské pánve a měkká kolize dvou hlavních desek[2][6]

Druhá fáze

Oceán je nakonec uzavřen, jak pokračuje subdukce. Dvě hlavní desky se setkají, srazí a svaří dohromady „měkkou“ srážkou.[2][6] Obrácený „U“ tvar oceánské desky inhibuje pokračující subdukci desky, protože materiál pláště pod deskou je zachycen.[2]  

Třetí fáze: Oddělení oceánské desky vedoucí k částečnému roztavení pláště a spodní kůry[2][6]

Třetí fáze

Hustá oceánská deska má vysokou tendenci klesat. Jak se potápí, rozbíjí se podél oceánské desky a navařené kůry nahoře a vytváří se mezera.[2] Vytvořený extra prostor vede k dekompresnímu tání plášťový klín materiály.[2] Taveniny proudí vzhůru a vyplňují mezeru a zasahují do oceánské desky a svařované kůry jako vniknutí mafických hrází.[2] Oceánská deska se nakonec úplně rozpadla od svařované kůry, jak se stále potápí.

Závěrečná fáze: Pokračující potopení oceánské kůry. Částečné roztavení pláště a spodní kůry nadále vede k narušení a vulkanismu. Sopečné a sedimentární horniny se neshoditelně ukládají na akrečním komplexu.[2][6][7] Přerušované čáry se šipkou ukazují poloidální tok pláště vyvolaný vrácení desky.[2]

Poslední stadium

Když se oceánská deska rozpadne od kůry a ponoří se do pláště, podloží stále dochází. Současně se potápící oceánská deska začíná odvodňovat a uvolňovat tekutiny nahoru, aby napomohla částečnému roztavení pláště a kůry nahoře.[2][6] Výsledkem je rozsáhlý magmatismus a bimodální vulkanismus.[2][6]

Magmatické a metamorfní rysy

Obloukový magmatismus

Na rozdíl od jednostranné subdukce, kdy je na převažující desce generován pouze jeden magmatický oblouk, jsou dva paralelní magmatické oblouky generovány na obou kolidujících převažujících deskách, když oceánská deska subduktuje na dvou stranách. Sopečné horniny naznačující vulkanismus oblouku lze nalézt na obou stranách šicí zóna.[2] Mezi typické typy hornin patří vápenato-alkalický čedič, andezity, dacit a tuf.[2][6] Tyto obloukové vulkanické horniny jsou obohaceny velký iontový litofilní prvek (LILE) a lehký prvek vzácných zemin (LREE), ale vyčerpán niob, hafnium a titan.[6][13]

Rozsáhlé vniknutí

Částečné roztavení pláště generuje mafic hráz narušení. Protože plášť je primárním zdrojem, zaznamenávají tyto hráze izotopové charakteristiky ochuzeného pláště, ve kterém 87Sr /86Poměr Sr je blízko 0,703 a datování samarium-neodymu je pozitivní.[2] Na druhé straně vede k částečnému roztavení spodní kůry (akrečního komplexu) Granitoid typu S. vniknutí s obohaceným oxid hlinitý v průběhu vývoje divergentní dvojité subdukce.[2][6]

Bimodální vulkanismus

Když se oceánská deska oddělí od nadměrné kůry, vyvolá se intenzivní dekompresní tání pláště. Velké množství horkého čedičový magma narušuje a taví kůru, která se vytváří rhyolitic tát.[6][2] Výsledkem je střídavá erupce čedičové a rhyolitické lávy.[2][6] 

Nízká známka metamorfózy

Bez kontinentální kolize a hlubokého subdukce není vysoce kvalitní metamorfóza běžná jako jiné subdukční zóny. Většina sedimentárních vrstev a vulkanitů v akreční klín zkušenosti metamorfózy nízké až střední kvality až greenychist nebo amfibolit facie pouze.[6] 

Strukturální prvky

Schematický řez znázorňující moderní příklad odlišného systému dvojitého subdukce v zóně srážky s mořem v Moluce v Indonésii.[10] Oblouk Sangihe převažuje nad obloukem Halmahera a akreční komplex se tvoří na předku oblouku Halmahera[10]

Přítlak a skládání

Když se dvě hlavní desky sbíhají, dvě akreční klíny se bude vyvíjet. Dva akreční klíny jsou v opačném směru. Směr tahu a vergence záhybů v akrečních klínech je tedy také opačný.[2] Tento navrhovaný znak však nemusí být pozorován z důvodu průběžné deformace. Například v současném příkladu mořské srážkové zóny Molucca způsobí nepřetržitá aktivní kolize Sangihe Arc přepsat Halmahera Arc a zadní oblouk Halmahera Arc, aby se svrhl.[10][14] V tomto případě se vytvoří komplexně složený přítlačný pás včetně akrečního komplexu. V budoucnu Sangihe Arc přepíše oblouk Halmahera a skalní rekordy v Halmahera zmizí.[10]

Neshoda

Když se dvě hlavní desky srazí a oceánská pánev je uzavřena, usazování přestane. Potopení oceánské desky táhne dolů po svařované kůře a vytvoří povodí, které umožňuje pokračující sedimentaci.[2][6][7] Poté, co se oceánská deska úplně oddělí od kůry nahoře, nastane izostatický odskok, což v sedimentárních částech zanechá významnou neshodu.[2][6] 

Faktory ovlivňující vývoj divergentního systému dvojité subdukce

V přírodě by obrácený tvar písmene „U“ oceánské desky v divergentní dvojité subdukci neměl být vždy dokonale symetrický jako idealizovaný model. Asymetrická forma je upřednostňována jako skutečný příklad v Moluckém moři, kde je délka subdukované desky delší na její západní straně pod obloukem Sangihe, zatímco kratší deska na její východní straně pod Halmahera Arc.[9] 3D numerické modelování bylo provedeno za účelem simulace divergentní dvojité subdukce za účelem vyhodnocení různých faktorů, které mohou ovlivnit vývoj a geometrii systému, který je popsán níže.[15] 

Šířka oceánské desky

Torodiální tok pláště zachyceného na okraji oceánské desky

Šířka desky určuje, zda může být zachována divergentní dvojitá subdukce.[15] Obrácený „U“ tvar oceánské desky není efektivní geometrií pro její potopení kvůli materiálům pláště pod nimi.[2] Tyto materiály pláště musí uniknout toroidním prouděním na okraji subduktované oceánské desky.[15] S úzkou oceánskou deskou (šířka <2000 km) může zachycený plášť pod oceánskou deskou účinně uniknout toroidním tokem.[15] Naproti tomu pro přetrvávající oceánskou desku (šířka> 2 000 km) nemůže zachycený plášť pod oceánskou deskou účinně uniknout toroidním tokem a systém nelze udržet.[15] Proto se může divergentní dvojitá subdukce vyskytovat pouze na malé úzké oceánské desce, ale ne na velké oceánské desce.[15] To také vysvětluje, proč je v přírodě vzácný a většina subdukčních zón je jednostranná.[15]

Pořadí subdukce

Pořadí subdukce řídí geometrii divergentní zdvojené subdukce.[15] Strana, která začíná subduktovat dříve, vstupuje na úroveň eklogitizace dříve. Zvyšuje se kontrast hustoty mezi deskou a pláštěm, což zrychluje potopení desky a vytváří pozitivní zpětnou vazbu. Výsledkem je asymetrická geometrie, kde je délka desky delší na straně, která subduktuje dříve.[15] Tah desky, množství poloidálního toku a rychlost konvergence na straně s kratší délkou se sníží.[15]

Zůstává nejasné, jak dochází k iniciaci na obou stranách jedné desky, pokud je subdukce ve formě divergentní dvojité subdukce, i když byl tento typ subdukce jasně pozorován. Je to proto, že je obtížné rozbít pohybující se oceánskou desku (tj. Působit jako zadní hrana, která se pohybuje v opačném směru probíhající, dříve iniciované subdukce) kvůli nedostatku komprese potřebné pro iniciovanou (indukovanou) iniciaci subdukce.[16] Samo-konzistentní zahájení divergentní dvojité subdukce spolu s dalšími formami dvojité subdukce proto vyžaduje další studium strukturních a magmatických záznamů.[17]

Stav pohybu nadřazených desek

Stav pohybu převažujících desek řídí geometrii divergentní zdvojené subdukce a polohu kolize.[15] Délka subduktující desky pod stojatou převažující deskou je kratší, protože tok pláště je slabší a subdukce je pomalejší.[15] Naproti tomu je délka subduktivní desky pod volně se pohybující deskou delší.[15] Navíc je poloha kolize posunuta více do strany se stojatou deskou, protože vrácení je rychlejší na volně se pohybující straně.[15] 

Tloušťka rozhodujících desek

Tloušťka nadřazených desek má podobný účinek jako stav pohybu nadřazených desek k řízení geometrie divergentní zdvojené subdukce a polohy kolize.[15] Tlustší nadřazená deska brání subdukci kvůli většímu tření. Výsledkem je kratší deska.[15] Naopak tenčí vrchní deska má delší desku.[15] 

Kontrast hustoty mezi oceánskou deskou a pláštěm

Větší kontrast hustoty mezi oceánskou deskou a pláštěm vytváří větší negativní vztlak oceánské desky.[15] Výsledkem je rychlejší subdukce a silnější zpětný chod.[15] Proto je také zvýšen tok pláště vyvolaný vrácením (poloidální tok). Rychlost konvergence se zvyšuje, což vede k rychlejší a intenzivnější kolizi mezi dvěma převažujícími deskami.[15]

Reference

  1. ^ Holt, A. F .; Royden, L. H.; Becker, T. W. (01.01.2017). "Dynamika subdukce dvojitých desek". Geophysical Journal International. 209 (1): ggw496. doi:10.1093 / gji / ggw496. ISSN  0956-540X.
  2. ^ A b C d E F G h i j k l m n Ó str q r s t u proti w X y z aa ab ac Soesoo, Alvar; Bons, Paul D .; Gray, David R .; Foster, David A. (srpen 1997). „Divergentní dvojitá subdukce: tektonické a petrologické důsledky“. Geologie. 25 (8): 755–758. doi:10.1130 / 0091-7613 (1997) 025 <0755: DDSTAP> 2.3.CO; 2.
  3. ^ C., Condie, Kent (1997). Desková tektonika a vývoj kůry. Condie, Kent C. (4. vydání). Oxford: Butterworth Heinemann. ISBN  9780750633864. OCLC  174141325.
  4. ^ Xiao, Wenjiao; Windley, Brian F .; Hao, Jie; Zhai, Mingguo (2003). „Akrece vedoucí ke kolizi a švu Permian Solonker, Vnitřní Mongolsko, Čína: Ukončení středoasijského orogenního pásu“. Tektonika. 22 (6): n / a. doi:10.1029 / 2002TC001484. S2CID  131492839.
  5. ^ Eizenhöfer, Paul R .; Zhao, Guochun; Zhang, Jian; Ne, min. (2014-04-01). „Konečné uzavření paleoasijského oceánu podél zóny Solonker Suture: Omezení geochronologických a geochemických údajů permských vulkanických a sedimentárních hornin“. Tektonika. 33 (4): 2013TC003357. doi:10.1002 / 2013tc003357. hdl:10722/202788. ISSN  1944-9194.
  6. ^ A b C d E F G h i j k l m n Ó Zhao, Guochun (2015). „Jiangnan Orogen v jižní Číně: vývoj z odlišného dvojitého subdukce“. Výzkum v Gondwaně. 27 (3): 1173–1180. doi:10.1016 / j.gr.2014.09.004.
  7. ^ A b C Zhu, Di-Cheng; Li, Shi-Min; Cawood, Peter A .; Wang, Qing; Zhao, Zhi-Dan; Liu, Sheng-Ao; Wang, Li-Quan (2016). „Shromáždění terh Lhasa a Qiangtang ve středním Tibetu odlišným dvojím subdukcí“ (PDF). Lithos. 245: 7–17. doi:10.1016 / j.lithos.2015.06.023. hdl:10023/9072.
  8. ^ Schwartz, J. J .; Snoke, A. W .; Frost, C. D .; Barnes, C. G .; Gromet, L. P .; Johnson, K. (2010). „Analýza hranice terranů Wallowa-Baker: Důsledky pro tektonickou narůstání v provincii Modré hory v severovýchodním Oregonu.“ Bulletin americké geologické společnosti. 122 (3–4): 517–536. doi:10.1130 / b26493.1. S2CID  129000860.
  9. ^ A b Mccaffrey, Robert; Silver, Eli A .; Raitt, Russell W. (1980). Hayes, Dennis E. (ed.). Tektonický a geologický vývoj moří a ostrovů jihovýchodní Asie. Americká geofyzikální unie. 161–177. doi:10.1029 / gm023p0161. ISBN  9781118663790.
  10. ^ A b C d E Hall, Robert (2000). „Neogenní historie srážky v oblasti Halmahera v Indonésii“. Sborník 27. výročního sjezdu Indonéské asociace pro ropu: 487–493.
  11. ^ Király, Ágnes; Holt, Adam F .; Funiciello, Francesca; Faccenna, Claudio; Capitanio, Fabio A. (2018). „Modelování interakcí desek a desek: Dynamika obousměrných subdukčních systémů s vnějším ponořením“. Geochemie, geofyzika, geosystémy. 19 (3): 693–714. doi:10.1002 / 2017gc007199. hdl:10852/72198. ISSN  1525-2027.
  12. ^ Király, Ágnes; Faccenna, Claudio; Funiciello, Francesca (09.10.2018). "Interakce subdukčních zón kolem mikrodestičky Adria a počátek apeninského oblouku". Tektonika. 37 (10): 3941–3953. doi:10.1029 / 2018tc005211. ISSN  0278-7407.
  13. ^ Gill, Robin (2011). Magmatické skály a procesy Praktický průvodce. Wiley-Blackwell. p. 190.
  14. ^ Hall, Robert; Smyth, Helen R. (2008). Special Paper 436: Formation and Applications of the Sedimentary Record in Arc Collision Zones. 436. 27–54. doi:10.1130/2008.2436(03). ISBN  978-0-8137-2436-2.
  15. ^ A b C d E F G h i j k l m n Ó str q r s t Zhang, Qingwen; Guo, Feng; Zhao, Liang; Wu, Yangming (2017-05-01). "Geodynamika divergentní dvojité subdukce: 3-D numerické modelování kenozoického příkladu v oblasti Moluckého moře, Indonésie". Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 122 (5): 2017JB013991. doi:10.1002 / 2017jb013991. ISSN  2169-9356.
  16. ^ Stern, R. J. (11. 9. 2004). "Spuštění subdukce: spontánní a indukované". Dopisy o Zemi a planetách. 226 (3–4): 275–292. doi:10.1016 / j.epsl.2004.08.007. ISSN  0012-821X.
  17. ^ Carl, Guilmette (2018-08-27). „Nucená iniciace subdukce zaznamenaná v podešvi a kůře ománského semailského opiolitu“ (PDF). Příroda. 11 (3–4): 688–695. doi:10.1038 / s41561-018-0209-2. hdl:10852/67313. ISSN  1752-0908.