Izu – Bonin – Mariana Arc - Izu–Bonin–Mariana Arc - Wikipedia

  Obloukový systém IBM v západním Pacifiku. Řádky se šipkami ukazují přibližné umístění profilů E-W napříč obloukem.

The Izu – Bonin – Mariana (IBM) arc system is a tektonická deska konvergentní hranice. Obloukový systém IBM sahá od 2800 km jižně od Tokio, Japonsko, dále Guam a zahrnuje Ostrovy Izu, Boninovy ​​ostrovy a Mariany; mnohem více obloukového systému IBM je ponořeno pod mořskou hladinu. Obloukový systém IBM leží podél východního okraje Filipínská mořská deska na západě Tichý oceán. Je to místo nejhlubší rány na pevném povrchu Země, Challenger Deep v Mariana příkop.

Výsledkem je systém oblouku IBM subdukce západní Pacifická deska. Obloukový systém IBM nyní subdukuje středníjurský brzy Křídový litosféra, s mladší litosférou na severu a starší litosférou na jihu, včetně nejstarší (~ 170 milionů let staré nebo Ma) oceánská kůra. Míra subdukce se pohybuje od ~ 2 cm (1 palec) za rok na jihu do 6 cm (~ 2,5 palce) na severu.

Předpokládá se, že vulkanické ostrovy, které tvoří tyto ostrovní oblouky, vznikly uvolňováním těkavých látek (pára ze zachycené vody a dalších plynů) uvolňovaných ze subduktované desky, protože dosáhla dostatečné hloubky, aby teplota způsobila uvolnění těchto materiálů . Přidružené příkopy jsou tvořeny jako nejstarší (nejzápadnější) část tichomořské talířové kůry, která s přibývajícím věkem roste na hustotě a díky tomuto procesu konečně dosáhne svého nejnižšího bodu, když se pod kůrou na západ od ní poddává.

Obloukový systém IBM je vynikajícím příkladem intraoceanské konvergentní marže (IOCM). IOCM jsou postaveny na oceánská kůra a zásadně kontrastovat s ostrovní oblouky postavené na kontinentální kůře, jako je Japonsko nebo Andy. Protože kůra IOCM je tenčí, hustší a odolnější než pod hranicemi andského typu, studium tavenin a tekutin IOCM umožňuje spolehlivější posouzení toků a procesů od pláště ke kůře, než je možné u konvergentních okrajů andského typu. Protože IOCM jsou daleko od kontinentů, nejsou ovlivněny velkým objemem naplavených a ledovcových sedimentů. Následný tenký sedimentární kryt výrazně usnadňuje studium infrastruktury oblouku a stanovení hmotnosti a složení subdukovaných sedimentů. Aktivní hydrotermální systémy nalezené na podmořských částech IOCM nám dávají šanci studovat, kolik důležitých zemských rud se vytvořilo.

Hranice systému IBM Arc

Kůra a litosféra produkované obloukovým systémem IBM během jeho ~ 50 Ma historie se dnes nacházejí až na západ jako hřeben Kyushu-Palau (jen na východ od Povodí západního Filipínského moře ), až 1 000 km od současného příkopu IBM. Obloukový systém IBM je povrchním vyjádřením provozu a subdukční zóna a to definuje jeho vertikální rozsah. Severní hranice obloukového systému IBM navazuje na Nankai Trough na severovýchod a na jižní Honšú, spojující se se složitým systémem tahů, které pokračují v pobřežních oblastech na východ k Japonský příkop. Křižovatka mezi IBM, Japonskem a Japonskem Sagami příkopy na Boso Triple Junction je jediný trojitý spoj příkop-příkop-příkop na Zemi. Obloukový systém IBM je na východě ohraničen velmi hlubokým příkopem, který se pohybuje od téměř 11 km hluboko v Challenger Deep na méně než 3 km, kde náhorní plošina Ogasawara vstupuje do příkopu. Jižní hranice se nalézá tam, kde se příkop IBM setkává s Kyushu-Palau Ridge u Belau. Takto definovaný obloukový systém IBM pokrývá 25 ° zeměpisné šířky, od 11 ° severní šířky do 35 ° 20’ severní šířky

Pohyby desek

Průřez mělkou částí subdukční zóny ukazující relativní polohy aktivního magmatického oblouku a zpětného oblouku, jako je jižní část oblouku Izu-Bonin-Mariana.

Obloukový systém IBM je součástí Filipínská mořská deska, alespoň k první aproximaci. I když se oblouk IBM vnitřně deformuje - a ve skutečnosti na jihu je malá deska známá jako Mariana Plate oddělena od Philippine Sea Plate rozkládající se hřebenem v Mariana Trough - je stále užitečné diskutovat o přibližných rychlostech a směrech filipínské mořské desky s jejími litosférickými sousedy, protože tito na první objednávku definují, jak rychle a podél jakého proudu se materiál přivádí do Subduction Factory. Philippine Sea Plate (PH) má čtyři sousední talíře: Pacifik (PA), euroasijský (EU), severoamerický (NA) a Caroline (CR). Mezi PH a CR je malý relativní pohyb; dále CR nepodává IBM Subduction Factory, takže se o něm nebude dále hovořit. The Severoamerický talíř zahrnuje severní Japonsko, ale relativní pohyb mezi ním a Eurasií je dostatečně malý, aby relativní pohyb mezi PH a EU vysvětlil pohyb zájmu. The Eulerův pól pro PH-PA, jak je odvozeno z modelu NUVEL-1A pro aktuální pohyby desek (DeMets et al. 1994 ) leží asi 8 ° severní šířky 137,3 ° východní délky, poblíž jižního konce filipínské mořské desky. PA se otáčí kolem tohoto pólu CCW ~ 1 ° / Ma vzhledem k PH. To znamená, že ve vztahu k nejjižnějšímu IBM se PA pohybuje na SZ a je subdukován rychlostí asi 20–30 mm / rok, zatímco ve srovnání s nejsevernějším IBM se PA pohybuje na SZ a dvakrát rychleji. Na jižním konci IBM téměř nedochází ke konvergenci mezi Caroline Plate a Philippine Sea Plate. Oblouk IBM nezaznamenává příkop „roll-back“, tj. Migraci oceánský příkop směrem k oceánu. Příkop směřuje k Eurasii, ačkoli v systému oblouku IBM je kvůli silnému sbližování PH-EU zachován silně extenzivní režim. Téměř svislá orientace subduktované desky pod jižní IBM vyvíjí silnou sílu „námořní kotvy“, která silně odolává jejímu bočnímu pohybu. Předpokládá se, že šíření zpětného oblouku je způsobeno kombinovanými účinky síly námořní kotvy a rychlé konvergence PH-EU (Scholz & Campos 1995 ). Oblohovost konvergence mezi PA a systémem oblouku IBM se podél systému oblouku IBM výrazně mění. Konvergence desek odvozená z vektorů skluzu zemětřesení je téměř úderný skluz v nejsevernějším Marianas, v sousedství a na jih od severního konce Mariana Trough, kde byl oblouk „vyklenut“ otvorem v povodí zpětného oblouku, což má za následek příkop, který dopadá přibližně rovnoběžně s vektory konvergence. Konvergence je silně šikmá pro většinu systému Mariana Arc, ale je téměř ortogonální pro nejjižnější Marianas a většinu segmentů Izu-Bonin. McCaffrey 1996 poznamenal, že rychlost obloukového paralelního skluzu v předloktí dosahuje v severní části Marianas maximálně 30 mm / rok. Podle McCaffreyho je to dostatečně rychlé, aby přineslo geologicky významné účinky, jako je odkrytí vysoce kvalitních metamorfovaných hornin, a poskytuje jedno vysvětlení, proč forearc v jižní části IBM je tektonicky aktivnější než v severní části IBM.

Geologická historie systému IBM Arc

Zjednodušená tektonická historie systému oblouku IBM, zobrazená podél profilů E-W. Červená odpovídá oblastem magmatické aktivity, modrá magmaticky vyhynula.

Vývoj systému oblouku IBM patří mezi nejznámější z jakékoli konvergentní marže. Protože IBM byla vždy obloukovým systémem pod silným rozšířením, její součásti zahrnují širokou oblast, od hřebene Palau-Kyushu až po příkop IBM (viz obrázek první vpravo). Obecně jsou nejstarší komponenty nejdále na západ, ale úplný záznam evoluce je zachován v předloktí. Subdukční zóna IBM začala jako součást polokulovitého slévárenství staré husté litosféry v západním Pacifiku (Stern & Bloomer 1992 ). Začátek skutečné subdukce lokalizoval magmatický oblouk blízko jeho současné polohy, asi 200 km od příkopu, a umožnil stabilizaci a ochlazení pláště sub-forearc. Oblouk se stabilizoval asi na 30 Ma, když se začal trhat a tvořit Parece Vela Umyvadlo. Šíření také začalo v nejsevernější části oblouku IBM asi 25 Ma a šířilo se na jih, aby vytvořilo povodí Shikoku. Systémy šíření povodí Parece Vela a Shikoku se setkaly přibližně 20 Ma a kombinovaná pánev Parece Vela-Shikioku se dále rozšiřovala až do přibližně 15 Ma, což nakonec vedlo k největšímu zpětný oblouk povodí. Oblouk byl během riftingu přerušen, ale jakmile začal šíření mořského dna, začal se znovu budovat jako zřetelný magmatický systém. Obloukový vulkanismus, zejména výbušný, se během velké části této epizody zmenšoval a jeho obnova začala asi 20 Ma na jihu a asi 17 Ma na severu. Tephra ze severní a jižní IBM ukazuje, že po většinu historie oblouku existovaly výrazné rozdíly ve složení pozorované u moderního oblouku, přičemž severní IBM byl více vyčerpán a jižní IBM relativně obohacen. Asi 15 Ma, nejsevernější IBM, se začala srážet s Honšú, pravděpodobně v důsledku nového subdukce podél Nankai Trough. Nová epizoda riftingu za vytvoření Mariana Trough umyvadlo zpětného oblouku začalo někdy po 10 Ma, přičemž se šíření mořského dna začalo asi 3–4 Ma. Protože narušení oblouku je první fází formování jakékoli zpětné obloukové pánve, současné sopky Mariana nemohou být starší než 3–4 Ma, ale sopky Izu-Bonin mohou být staré až ~ 25 Ma. Interzulové trhliny Izu se začaly tvořit asi 2 Ma.

Komponenty systému IBM Arc

Zjednodušený batymetrický a topografický profil podél magmatického oblouku IBM
Zjednodušené batymetrické profily napříč obloukovým systémem IBM, přibližné umístění zobrazené na prvním obrázku. T označuje polohu příkopu.

Tři segmenty IBM (obrázek vpravo) neodpovídají variacím na příchozí desce. Hranice jsou definovány Sofuganskou tektonickou linií (~ 29 ° 30 'severní šířky) oddělující segmenty Izu a Bonin a severním koncem povodí zpětného oblouku Mariana Trough (~ 23 ° severní šířky), které definuje hranici mezi Boninem a segmenty Mariany. Forearc, aktivní oblouk a zadní oblouk jsou vyjádřeny odlišně na obou stranách těchto hranic (viz obrázek níže). Forearc je ta část systému oblouku mezi příkopem a magmatickou přední částí oblouku a zahrnuje pozvednuté sektory předloktí umístěné blízko magmatické fronty, někdy nazývané „čelní oblouk“. IBM forearc z Guamu do Japonska je široký asi 200 km. Pozvednuté části předloktí, složené z eocénského magmatického suterénu převyšovaného útesovými terasami Eocen a mladší věk, produkují ostrovní řetězec od Guamu na sever k Ferdinandovi de Medinilla v Marianas. Podobně jsou ostrovy Bonin nebo Ogasawara většinou složeny z eocénních vyvřelých hornin. Tady není žádný akreční hranol spojené s IBM forearc nebo trench.

Magmatická osa oblouku je dobře definována od Honšú po Guam. Tento „magmatický oblouk“ je často ponorka sopky postaveno na ponorkové plošině, která leží mezi 1 a 4 km hloubky vody. Sopečné ostrovy jsou v segmentu Izu běžné, včetně O-shima, Hachijojima, a Miyakejima. Segment Izu dále na jih také obsahuje několik podmořských felsických kalder. Segment oblouku Izu je také přerušován meziobloukovými roztržkami. Segment Bonin na jih od tektonické linie Sofugan obsahuje převážně podmořské sopky a také některé, které mírně stoupají nad hladinu moře, jako například Nišino-šima. Boninský segment je charakterizován hlubokou pánví, Ogasawarským žlabem, mezi magmatickým obloukem a vztyčením Boninských ostrovů. Nejvyšší výšky v oblouku IBM (bez Poloostrov Izu, kde IBM přichází na pevninu v Japonsku) se nacházejí v jižní části Boninského segmentu, kde zaniklé sopečné ostrovy Minami Iwo Jima a Kita Iwo Jima stoupat do téměř 1000 m nad mořem. Batymetrická výška spojená s magmatickým obloukem segmentů Izu a Bonin je v japonských publikacích často označována jako Shichito Ridge a Boniny jsou často označovány jako ostrovy Ogasawara. Sopky propukající v lávách neobvyklého složení - šošonitská provincie - se nacházejí v přechodu mezi obloukovými segmenty Bonin a Mariana, včetně Iwo Jima. Magmatický oblouk v Marianách je ponorka na sever od Uracas, na jih od kterého Mariánský oblouk zahrnuje vulkanické ostrovy (od severu k jihu): Asuncion, Maug, Agrigan, Pohanský, Alamagan, Guguan, Sarigan, a Anatahan. Sopky Mariana se opět stávají ponorkou jižně od Anatahanu.

Oblasti zpětného oblouku tří segmentů jsou zcela odlišné. Segment Izu je poznamenán několika vulkanickými příčnými řetězci, které se táhnou JZ od magmatické fronty. Magmaticky vyhladovělý segment Boninova oblouku nemá žádnou pánev zpětného oblouku, meziobloukový rozpor ani křížové řetězy zadního oblouku. Segment Mariana je charakterizován aktivně se šířící zadní obloukovou pánví známou jako Marianova koryto. Marianská koryta vykazuje výrazné variace během stávky, kdy se mořské dno šíří jižně od 19 ° 15 'a rifting dále na sever.

Obloukový systém IBM jihozápadně od Guamu se výrazně liší od regionu na sever. Oblast předloktí je velmi úzká a průsečík osy šíření pánve backarc s obloukovými magmatickými systémy je složitý.

Chování a složení desky západního Pacifiku

Všechno na tichomořské desce, které vstupuje do příkopu IBM, je utlumené. Následující část pojednává o některých modifikacích litosféry těsně před jejím sestoupením a stáří a složení oceánské kůry a sedimentů na tichomořské desce přiléhající k příkopu. Kromě subduktovaných sedimentů a kůry tichomořské desky existuje také velmi podstatné množství materiálu z převažujícího forearc IBM, který je ztracen do subdukční zóny tektonická eroze (Von Huene, Ranero & Vannucchi 2004 ).

Příkop IBM a vnější příkop bobtnají

Geologické vztahy kolem Mariánského příkopu. Mapa vlevo nahoře ukazuje regionální nastavení. Čárkovaný rámeček na regionální mapě (vlevo nahoře) zobrazuje oblast podrobností zobrazenou na pravé horní mapě. Mapa vpravo nahoře zobrazuje objekty až do asi 100 km na obou stranách od centrální příkopu Mariany. Čárkovaná čára ukazuje umístění vícekanálové seismické odrazové čáry 53-53, která je interpretována v dolním průřezu. Poruchy související s ohybem jsou vyznačeny černě. Dolní obrázek je průřez mělkou subdukční zónou Mariana podél linie MCS 53–54 s číselně anotovanými rysy (Oakley, Taylor & Moore 2008 ).

The oceánský příkop a související vnější příkop bobtnat značka, kde Pacific Plate začíná sestup do IBM Subdukční zóna. V příkopu IBM je Pacifická deska litosféra začíná klesat. Příkop IBM nemá žádnou významnou výplň sedimentů; přibližně 400 m silná vrstva sedimentů je zcela utlumena downgoingovou deskou. Těsnění vnějšího příkopu IBM stoupá přibližně 300 m nad okolní mořské dno těsně před příkopem. Litosféra, která se chystá sestoupit do příkopu, se začne ohýbat jen vně příkopu; mořské dno je vyvýšeno do širokého vzdutí, které je vysoké několik set metrů a označuje se jako „boule vnějšího příkopu“ nebo „stoupání vnějšího příkopu“. Budoucí subduktovaná deska je velmi poškozená, což umožňuje mořské vodě proniknout do vnitřku desky, kde hydratace plášť peridotit může generovat hadovitý. Takto vytvořený had může v důsledku subdukce přenášet vodu hluboko do pláště.

Geologie a složení nejzápadnější pacifické desky

The Pacifická deska subduktů v příkopu IBM, takže pochopení toho, co je subdukováno pod IBM, vyžaduje pochopení historie západního Pacifiku. Systém oblouku IBM subducts mid-jurský brzy Křídový litosféra, s mladší litosférou na severu a starší litosférou na jihu. Není možné přímo znát složení subdukovaných materiálů, které v současnosti zpracovává IBM Subduction Factory - to, co je nyní 130 km hluboko v subdukční zóna vstoupil do příkopu před 4 - 10 miliony let. Složení západního Pacifiku na mořském dněoceánská kůra - sedimenty, kůra a plášťová litosféra - se mění natolik systematicky, že k první aproximaci můžeme pochopit, co se nyní zpracovává studiem toho, co leží na mořském dně východně od příkopu IBM.

Tichomořské mořské dno východně od obloukového systému IBM lze rozdělit na severní část, která je batymetricky ‚Hladký 'a jižní část, která je batymetricky členitá, oddělená plošinou Ogasawara. Tyto rozsáhlé variace označují odlišné geologické historie na severu a jihu. Severu nevýrazného dominuje pánev Nadeždy. Na jihu hrubé vyrovnání podmořské hory, atoly a ostrovy definují tři skvělé řetězce trendů WNW-ESE (Winterer a kol. 1993 ): Marcusův ostrov -Wake Island - Plošina Ogasawara, řetěz Magellan Seamounts Chain a Caroline Islands Hřbet. První dva řetězce vytvořené vulkanismem mimo hřeben během Křídový zatímco karolinské ostrovy se utvořily za posledních 20 milionů let. Mezi těmito řetězci leží dvě důležitá pánve: pánev Pigafetta leží mezi řetězci Marcus-Wake a Magellan a pánev East Mariana leží mezi řetězci Magellan a Caroline.

Zjednodušená geologická a magnetická mapa západního Pacifiku, založená na práci Nakanishi 1992. Relativní pohyb Pacifická deska s respektem k Filipínská mořská deska je zobrazen se šipkami, čísla odpovídají rychlostem (mm / rok), poté Seno, Stein & Gripp 1993. Čísla s hvězdičkami představují zejména vědecká vrtací pracoviště Ocean Drilling Project a Hlubinný vrtný program cvičiště.

Věk mořského dna západního Pacifiku byl interpretován z magnetických anomálií mořského dna korelovaných s geomagnetický obrat časový rámec Nakanishi, Tamaki & Kobayashi 1992 a potvrzeno Ocean Drilling Program vědecké vrtání. V oblasti zájmu byly identifikovány tři hlavní sady magnetických anomálií. Každá z těchto lineačních sad obsahuje magnetické anomálie řady M (střední jura až střední křída), které jsou v podstatě „růstovými kroužky“ tichomořské desky. Tyto sady anomálií naznačují, že malá zhruba trojúhelníková pacifická deska rostla šířením podél tří hřebenů (Bartolini & Larson 2001 ). Nejstarší identifikovatelné lineace jsou M33 až M35 (Nakanishi 1993 ) nebo možná dokonce M38 (Handschumacher a kol. 1988 ). Je těžké říci, jak staré mohou být tyto lineace a starší kůra; nejstarší magnetické lineace, pro které byly přiřazeny věky, jsou M29 (157 Ma; (Channell a kol. 1995 ). Magnetické lineace staré jako M29 nejsou z jiných oceánů známy a oblast v západním Pacifiku, která leží uvnitř lineace M29 - tj. Kůra starší než M29 - je řádově 3x106 km2, což je asi třetina rozlohy Spojených států. Lokalita ODP 801 leží na mořském dně, které je podstatně starší než M29 a v suterénu MORB je Ar-Ar věk 167 ± 5 Ma (Pringle 1992 ). Nejstarší sedimenty na místě 801C jsou střední jury, Callovian nebo nejnovější Bathonian (~ 162 Ma; Gradstein, Ogg & Smith 2005 ).

Mořské dno šířící se v Pacifiku během Křídový se vyvinul z více E-W 'Tethyan' orientace na moderní trend N-S. K tomu došlo během střední křídy, interval ~ 35–40 Ma charakterizovaný nedostatkem magnetické zvraty známý jako křídový superchron nebo tichá zóna. Následně se umístění trendových šířících se hřebenů NS relativně k tichomořské pánvi během křídy a třetihor postupně stěhovalo na východ, což vedlo k současné výrazné asymetrii Pacifiku, s velmi mladým mořským dnem ve východním Pacifiku a velmi starým mořským dnem v západním Pacifik.

Usazeniny dodávané do příkopu IBM nejsou silné vzhledem k tomu, že jde o nejstarší mořské dno Země. Daleko od podmořských hor dominuje pelagické sekvenci rohovník a pelagická hlína, s malým obsahem uhličitanu. Uhličitany jsou důležité v blízkosti guyotů, běžných v jižní části regionu. Cenozoické sedimenty nejsou důležité sopečný popel a asijské spraše uloženy v sousedství Japonska a uhličitanového sedimentu]] spojené s relativně mělkým Caroline Ridge a Caroline talíř. Za tuto erozi nebo neusazování jsou pravděpodobně zodpovědné silné proudy mořského dna.

Složení sedimentů subdukovaných pod severní a jižní částí oblouku IBM se výrazně liší, protože na jihu chybí křídová vulkanická sukcese na jihu. Lávy a vulkanoklastika spojené s intenzivní epizodou intraplatního vulkanismu časově úzce korespondují s křídovým superchronem. Off-hřebenový vulkanismus se blížil k Plošina Ontong-Java. Existuje 100–400 m silná tholeiitický parapety v povodí Východní Mariany a Pigafetty (Abrams a kol. 1993 ) a nejméně 650 m tholeiitických toků a parapetů v povodí Nauru poblíž ODP 462. Castillo, Pringle & Carlson 1994 naznačují, že tato provincie může odrážet vznik středokřídového šířícího se systému v povodí Nauru a Východní Mariany. Dále na sever se vklady související s touto epizodou skládají ze silných sekvencí Aptian -Albian vulkanoklastické turbidy vylévající z vynořujících se vulkanických ostrovů, které se zachovaly v lokalitách DSDP 585 a ODP 800 a 801. Několik set metrů vulkanoklastických ložisek pravděpodobně charakterizuje sedimentární posloupnost v povodích Východní Mariany a Pigafetty. Dále na sever, na místech DSDP 196 a 307 a místě ODP 1149, existuje jen málo důkazů o středokřídové vulkanické aktivitě. Zdá se, že aptiansko-albánská vulkanická epizoda byla z velké části omezena na oblast jižně od současné 20 ° severní šířky. Paleomagnetické a deskové kinematické úvahy umisťují tuto širokou oblast vulkanismu mimo hřeben do současné blízkosti Polynésie, kde je dnes vulkanismus mimo hřeben, mělká batymetrie a tenká litosféra známá jako „Superswell“ (Menard 1984; McNutt a kol. 1990 ).

Sediment se naplnil Ocean Drilling Program Web 1149 (umístění viz předchozí obrázek). Zcela vpravo dává litologie a věk, 3 sloupce zobrazují vertikální variace Vápník, Křemík, a Hliník, ukazatele relat uhličitan, rohovník, a jíl nebo popel. Upraveno z Plank et al. (2006).

Výše uvedený obrázek ukazuje typické vyvrtané sedimenty Ocean Drilling Program místo 1149, východně od segmentu Izu-Bonin. Sedimenty vyvrtané v lokalitě ODP 1149 mají tloušťku asi 400 m a jsou staré až 134 milionů let. Typická je sedimentární část pelagický stratigrafie, akumulované většinou v křídě, ale také za posledních 7 milionů let (pozdě Neogen ) postavený v suterénu Early Křídový oceánská kůra. Nejspodnější část je uhličitanová a rohovinová, další vrstva je velmi bohatá na rohovinu, třetí vrstva je bohatá na jíl. Poté následuje dlouhá usazovací přestávka před obnovením sedimentace ~ 6,5 Ma (pozdní Miocén ), s depozitem sopečného popela, jílu a větrného prachu. Stratigrafie na východ od Mariánského segmentu se liší od stratigrafie pod segmentem Izu-Bonin v tom, že má mnohem větší množství mezikřídových vulkanitů a povodňových čedičů rané křídy. oceánská kůra byl proniknut v místě ODP 801C během nohou 129 a 185. Jedná se o typický středooceánský hřebenový čedič, který byl ovlivněn nízkou teplotou hydrotermální změna. Tato kůra je pokryta 3 m silným, jasně žlutým hydrotermálním ložiskem a asi 60 m alkalickým olivínem čedič, 157,4 ± 0,5 Ma starý (Pringle 1992 ).

Geofyzika subduktované desky a pláště

Hluboká struktura systému IBM byla zobrazena pomocí různých nástrojů geofyzikální techniky. Tato část poskytuje přehled těchto údajů, včetně diskuse o plášť struktura v hloubkách> 200 km.

Seismicita

Prostorové vzorce seismicita jsou nezbytné pro nalezení a pochopení tvarosloví a reologie subduktování litosférický desky, a to platí zejména pro IBM Zóna Wadati – Benioff (WBZ). Katsumata & Sykes 1969 nejprve nastínil nejdůležitější funkce IBM WBZ. Jejich studie detekovala zónu hlubokých zemětřesení pod jižními Marianami a poskytla některá z prvních omezení hluboké, vertikální povahy subduktování pacifické litosféry pod jižní IBM. Zjistili také oblast se sníženou mělkou seismicitou (≤ 70 km) a absencí hlubokých (≥ 300 km) událostí pod vulkánskými ostrovy sousedícími se spojením příkopů Izu Bonin a Mariany, kde jsou trendy příkopu téměř paralelní s konvergencí vektor.

Mapový pohled na batymetrii a seismicitu v subdukční zóně IBM pomocí zemětřesení katalog Engdahl, van der Hilst & Buland 1998. Kruhy označují epicentrální umístění; světlejší kruhy představují mělčí události, tmavší kruhy představují hlubší události. Černé čáry označují oblasti průřezu zobrazené v 6 profilech vpravo, uspořádaných od N do S. Černé kruhy představují hypocentrální umístění v objemu ~ 60 km na každou stranu od čar zobrazených na mapě vlevo. Jsou patrné velké rozdíly v ponoření desky a maximální hloubka seismicity. Vzdálenost podél každého řezu se měří od magmatického oblouku. A) Severní region Izu-Bonin. Pokles desky je ~ 45 °; seismicita se zužuje z hloubky ~ 175 km až ~ 300 km, ale zvyšuje se kolem 400 km a končí na ~ 475 km. B) Střední region Izu Bonin. Pokles desky je téměř svislý; seismicita se zužuje z ~ 100 km na ~ 325 km, ale zvyšuje se a rozšiřuje se vodorovně kolem 500 km a končí na ~ 550 km. C) Jižní oblast Izu Bonin. Pokles desky je ~ 50 °; seismicita je kontinuální na ~ 200 km, ale velmi málo anomálních událostí je evidentních až na ~ 600 km. D) Region Severní Mariany. Pokles desky je ~ 60 °; seismicita je kontinuální na ~ 375 km a končí na ~ 400 km, ale velmi málo anomálních událostí je evidentních až na ~ 600 km. E) Střední Mariana. Pokles desky je vertikální; seismicita se mírně zužuje mezi ~ 275 km a ~ 575 km, ale je v podstatě spojitá. Existuje kapsa hlubokých událostí kolem 600 km a 1 hluboká událost na 680 km. F) Jižní Mariana. Pokles desky je ~ 55 °; seismicita je kontinuální na ~ 225 km, s anomální událostí na 375 km. Obrázek s laskavým svolením Dr. Matt Fouch, Arizonská státní univerzita

Poslední dobou, Engdahl, van der Hilst & Buland 1998 poskytl katalog zemětřesení obsahující vylepšená umístění (obrázek 10). Tato sada dat ukazuje, že pod severní IBM se pokles WBZ plynule prohýbá od ~ 40 ° do ~ 80 ° na jih a seismicita klesá mezi hloubkami ~ 150 km a ~ 300 km (obrázky 11a c). Subdukovaná deska pod centrální IBM (blízko 25 ° severní šířky; obr. 11c) je vymezena sníženou seismickou aktivitou, která nicméně definuje vertikálnější orientaci, která přetrvává na jih (obrázky 11d f). Hluboká zemětřesení, zde definovaná jako seismické události hluboké ≥ 300 km , jsou běžné pod částmi systému oblouku IBM (obrázky 10, 11). Hluboké události v systému IBM jsou méně časté než u většiny ostatních subdukčních zón s hlubokou seismicitou, jako jsou Tonga / Fidži / Kermadec a Jižní Amerika. Pod severní IBM se hluboká seismicita rozšiřuje na jih až k ~ 27,5 ° severní šířky a malá kapsa událostí mezi hloubkou 275 km a 325 km existuje při ~ 22 ° severní šířky. Pod jižním IBM je úzké pásmo hlubokých zemětřesení mezi ~ 21 ° severní šířky a ~ 17 ° severní šířky, ale jižně od toho je extrémně málo hlubokých událostí. Ačkoli první studie předpokládaly, že seismicita vymezuje horní hranici desky, novější důkazy ukázaly, že mnoho z těchto zemětřesení se vyskytuje v desce. Například studie od Nakamura a kol. 1998 ukázaly, že oblast událostí pod nejsevernější oblastí IBM se vyskytuje ~ 20 km pod horní částí subduktující desky. Navrhují, aby transformační porucha, ke které dojde, když se metastabilní olivín změní na kompaktnější strukturu spinelu, produkuje tuto zónu seismicity. Opravdový mechanismus pro hluboká zemětřesení je velmi diskutovaným tématem (např. Green & Houston 1995 ) a musí být ještě vyřešen. Dvojnásobek seismické zóny (DSZ) byly detekovány v několika částech subdukční zóny IBM, ale jejich umístění v desce i interpretace jejich existence se dramaticky liší. Pod jižním IBM, Samowitz a Forsyth 1981 našel DSZ ležící 80 km a 120 km hluboko, přičemž obě zóny byly odděleny 30 35 km. Zemětřesení fokální mechanismy označují, že horní zóna, kde se vyskytuje většina událostí, je v kompresi downdip, zatímco dolní zóna je v příponě downdip. Tento DSZ je umístěn v hloubce, kde je největší zakřivení desky; ve větších hloubkách se uvolní do rovinnější donfigurace. Samowitz a Forsyth 1981 navrhl, že ohybová nebo tepelná napětí v horních 150 km desky mohou být primární příčinou seismicity. Pro severní IBM Iidaka & Furukawa 1994 použilo rafinované schéma přemístění zemětřesení k detekci DSZ mezi hloubkami 300 km a 400 km, který má také vzdálenost 30 35 km mezi horní a dolní zónou. Interpretovali data z fází převedených na S na P a tepelné modelování, aby navrhli, že DSZ je výsledkem transformační poruchy metastabilního olivínového klínu v desce. Nedávná práce naznačuje, že kompoziční variace v subduktující desce mohou také přispět k dvojité seismické zóně (Abers 1996 ), nebo že DSZ představují místo hadí dehydratace v desce (Peacock 2001 ).

Vulkanismus Mariana Arc a hydrotermální aktivita

Batymetrie oblasti Mariany (Baker a kol. 2008 ), zobrazující všech 51 budov, které jsou v současnosti pojmenovány podél vulkanické fronty mezi 12 ° 30’N a 23 ° 10’N. Hydrotermálně nebo vulkanicky aktivní podmořské stavby jsou označeny červeně; aktivní subaeriální stavby jsou označeny zeleně. Neaktivní ponorka a subaeriální stavby jsou označeny menším černým a zeleným písmem. U všech budov jsou štítky kaldery vyznačeny tučnou kurzivou. Černé kruhy (průměr 20 km) identifikují vulkanická centra složená z několika jednotlivých budov. Plná červená čára je centrem šíření backarc.

Obloukový vulkanismus

Baker a kol. 2008 identifikovalo 76 sopečných staveb podél 1370 km oblouku Mariany seskupených do 60 „vulkanických center“, z nichž nejméně 26 (20 ponorek) je hydrotermálně nebo vulkanicky aktivních. Celková hustota vulkanického centra je 4,4 / 100 km oblouku a hustota aktivních center 1,9 / 100 km. Aktivní sopky leží 80 až 230 km nad subdukční pacifickou deskou a ~ 25% leží za magmatickou frontou oblouku. Neexistují žádné důkazy o pravidelném rozmístění sopek podél Marianova oblouku. Frekvenční rozložení sopkových roztečí podél magmatické přední strany oblouku vrcholí mezi 20 a 30 km a ukazuje asymetrický tvar dlouhého ocasu typický pro mnoho dalších oblouků. První globální kompilace obloukových sopek s využitím nedávných batymetrických údajů odhadla, že oblouky, které jsou alespoň částečně podmořské, mají populaci téměř 700 sopek, z nichž je nejméně 200 ponořeno (de Ronde a kol. 2003 ).

Hydrotermální aktivita oblouku

Baker a kol. 2008 Odhaduje se, že kombinace nitroočních oblouků může přispívat k hydrotermálním emisím rovnajícím se ~ 10% emisí z globálního hřebenového systému Středního oceánu.

Historický význam systému oblouku IBM

Guam v jižním obloukovém systému IBM je kde Magellan poprvé přistál po svém epickém překročení Tichého oceánu v roce 1521 Boninovy ​​ostrovy byly významnou zastávkou pro vodu a zásoby pro Nová Anglie lov velryb na počátku 19. století. V té době byli známí jako Peel Islands.

V letech 1944 a 1945 se na ostrovech Saipan a Iwodžima vedly strašné bitvy; v těchto bitvách zahynulo mnoho mladých japonských a amerických vojáků.George H. W. Bush byl sestřelen v roce 1945 poblíž Chichijima Dvanáct japonských námořníků uvízlo v červnu 1944 na sopečném ostrově Anatahan sedm let spolu s dozorcem opuštěné plantáže a atraktivní mladou Japonkou. Román a film z roku 1953 Anatahan je založen na těchto událostech Bombardér B-29 Enola Gay odletěl z Tinian odhodit první atomovou bombu Hirošima v roce 1945 seržant Shoichi Yokoi schoval v divočině Guamu po dobu 28 let, než vyšel z úkrytu v roce 1972 Hnědý strom had byl omylem představen během druhá světová válka a od té doby zdevastoval původní ptáky na Guamu.

Viz také

Reference

externí odkazy

  • [1] – NOAA Ring of Fire 2006 investigations in the Mariana arc – including videos
  • [2] – NOAA Ring of Fire 2004 investigations in the Mariana arc – including videos
  • [3] – NOAA Ring of Fire 2003 investigations in the Mariana arc – including videos
  • [4] – information about a 2007 geoscientific meeting concerned with the IBM arc, including presentations and posters that can be downloaded.