что такое зона спрединга
Спрединг, субдукция, плюмы, суперплюмы и прочая геофизика (#2)
В современную эпоху более 90 % поверхности Земли покрыто 7 крупнейшими литосферными плитами: Антарктическая, Африканская, Евразийская, Индо-австралийская, Тихоокеанская, Северо-Американская и Южно-Американская плиты. Остальное покрывают более мелкие, такие как Кокос и Карибская плита в районе Центральной Америки, Аравийская плита, Филиппинская и др.
Сан Франциско. 1906 год. До и после землетрясения
Этим не ограничиваются виды взаимодействия тектонических плит. Существует ещё один вид, при котором взаимодействуют несколько плит и их движение слишком сложно. Это процессы на многоплиточных границах. Как, например, между Африкой и Европой, где кроме двух основных плит имеется также множество мелких. Их взаимодействие пока мало изучено и прогнозирование их перемещений проблематично.
Есть и другие следы, которые оставляют горячие точки. Часто на их месте образовывается кальдера (огромный, до 10-20 км в поперечнике провал в почве) и по мере движения плиты над горячей точкой на поверхности появляется «цепочка» таких кальдер. Особенно наглядно виден след перемещения горячей точки за последние 17 млн лет на карте Йеллоустонского заповедника в США.
Большинство существующих «горячих точек» имеют локальный характер, но известны магматические процессы поистине планетарного масштаба. Это так называемый трапповый магматизм, который в разное время происходил на всех платформах. Траппы (от шведского «trappa» — лестница) — излившиеся в разное время и наслоившиеся один на другой лавовые покровы, которые при врезании в них рек и выветривании образуют ступенчатые склоны. При трапповых извержениях часто нет чётко выраженного кратера и постоянного центра извержений. Лава изливается из многочисленных трещин и заливает пространства, сравнимые с площадью Европы. Так выглядят Деканское плоскогорье в Индии, район Восточной Сибири, почти вся Исландия. Траппы Восточной Сибири занимают площадь порядка 2 миллионов кв. км. Лава изливалась там около 570 миллионов лет назад и длилась, по всей видимости, сотни тысяч лет.
Природу такого внутриплитного магматизма объясняют в настоящее время с позиций новой концепции, “тектоники плюмов”, которая хорошо дополняет существующую теорию тектоники плит.
На представленной визуализации показаны данные землетрясений на Земном шаре в период 2000-2015 гг магнитудой выше 4. Каждая светящаяся точка отображает землетрясение. Чем ярче точка, тем выше магнитуда землетрясения. Точки являются накопительными, т.е. области наиболее частых землетрясений ярче других.
С помощью сейсмотомографии ученые геофизики получили первые представления о конвективных течениях вещества в мантии Земли. В пределах верхней мантии подтвердились основные положения теории тектоники литосферных плит: действительно наблюдается погружение холодных и более плотных океанических пластин под более легкие континентальные и подъем нагретого вещества вдоль осей рифтовых океанических и континентальных зон. Однако обнаружились и неожиданности: разнонаправленное горизонтальное или близкое к нему движение вещества, а не только перемещение в вертикальной плоскости, как это предполагалось раньше. При этом нагретые потоки мантийного вещества под областями новейшего вулканизма или рифтовыми зонами срединно-океанических хребтов не поднимаются из глубины в виде прямых колонн, а имеют весьма причудливую форму, отклоняясь в стороны и обладая отростками, апофизами, шарообразными вздутиями.
Вместе с этим были обнаружены гигантские суперплюмы, Тихоокеанский (Гавайские острова и остров Пасхи) и Африканский (примерно под зоной сочленения Африканской, Сомалийской и Аравийской плит), которые объединяют известные «горячие точки», образуя так наз. «горячие поля», простирающиеся на многие тысячи километров. По данным сейсмотомографии здесь происходит подъем глубинного вещества до поверхности. Это позволило говорить о том, что конвективные явления имеют глубинную природу. При этом процессы, ассоциируемые с верхним слоем, хорошо вписываются в существующую теорию тектоники литосферных плит, а наличие двух суперплюмов говорит о двухячейстом характере конвекционных процессов.
Очень важной особенностью тектоники литосферных плит является её проверяемость независимыми методами. Ещё основатель этой теории Альфред Вегенер в порядке доказательства указал на многочисленные сходства в геологическом строении континентов, а также на общность ископаемой флоры и фауны в геологическом прошлом. Но 100 лет назад у него не было подходящих инструментов, чтобы удостоверится, что континенты действительно движутся. Современное оборудование позволяет выполнить необходимые расчеты с очень высокой точностью.
В соответствии с теоремой Эйлера движение литосферных плит по поверхности сферы можно представить как вращение вокруг оси, проходящей через центр сферы, т.е. вращение может быть описано тремя параметрами: координаты оси вращения (например, её широта и долгота) и угол поворота. В конце 80-х гг. был проведен эксперимент по проверке движения литосферных плит. Он был основан на измерении базовых линий (геодезических линий, проходящих через неподвижные точки, выбранные на разных континентах), по отношению к далеким квазарам, которые благодаря своему сверхмощному радиоизлучению и удаленности, называют также маяками Вселенной. На двух плитах выбирались точки, в которых, с использованием современных радиотелескопов, определялось расстояние до квазаров и угол их склонения, и, соответственно, рассчитывались расстояния между точками на двух плитах, т.е. определялась базовая линия. Через несколько лет измерения повторялись. Была получена очень хорошая сходимость результатов, рассчитанных по другим критериям. Полученные данные подтвердились и современными измерениями с помощью спутниковых навигационных систем GPS. Как говорит доктор геолого-минералогических наук, профессор Николай Короновский:
«С появлением метода GPS выяснилось, что все двигается так, как было предсказано. Атлантика раскрывается со скоростью 6–7 см в год, Австралия идет к северу, Индия столкнулась с Азией 40 миллионов лет назад, а была у Антарктиды, и так далее. Все встало на свои места».
Спрединг океанического дна
Новая концепция — спрединг океанического дна — появилась в начале 1960-х годов. Она позволила объяснить причины раскола Пангеи и дрейфа континентов.
Согласно указанной концепции, в недрах Земли, где породы находятся в виде вязких жидкостей, возникли мощные конвекционные потоки (см. рис. 10.12), представляющие собой движение частиц под действием нагрева и охлаждения. При нагревании жидкость становится менее плотной и поднимается вверх, при охлаждении плотность повышается и жидкость опускается вниз. Именно конвекционные потоки заставляют недра Земли пребывать в постоянном движении.
Поднимающийся из глубин Земли горячий поток не может пробиться сквозь земную кору. Он лишь способствует ее поднятию, таким образом и образовался срединно-океанический хребет (см. рис. 10.13). Горячий расплав разделяется и движется к обеим сторонам хребта, что приводит к разлому твердой коры на вершине хребта и смещению частей в разные стороны. Термин спрединг океанического дна происходит от английского слова spread — «распространяться», так как ложе океана «распространяется» в стороны перпендикулярно хребту. Эту концепцию подтверждает и существование грабена (признака растяжения) вдоль середины океанического хребта. В грабене находятся вулканы, извергающиеся базальтовой лавой. Эта новая базальтовая кора разделяется надвое и движется вниз по склону.
Океаническое дно подвергается спредингу от нескольких хребтов в разных океанах. Территории, где сталкиваются и разрушаются расходящиеся от срединно-океанических хребтов донные платформы двух океанов, называются зонами субдукции (или надвига).
Второй тип возникает, когда океаническая платформа сталкивается с другой платформой, континентальной, и первая уходит под вторую (см. рис. 10.15). Это приводит к образованию желобов вдоль побережья материка, а его край сжимается с образованием горных систем. Расплавленная порода поднимается из океанической платформы, расположенной ниже края континентальной платформы, превращая горы на побережье в вулканы. Примером может служить западное побережье Южной Америки, Перуанско-Чилийский желоб расположен вплотную к берегу, а вдоль него тянутся вулканические горы, Анды.
Третий вариант — когда субдукции подвергаются две континентальные платформы (см. рис. 10.16). В этом случае ни одна из них не уходит под другую, так как обе обладают достаточно податливым гранитным слоем. Сталкивающиеся континенты сжимаются, образуя перемычку в виде горной системы. Примером такой системы являются Гималаи, разделяющие Азию и Индостан.
С начала 1960-х годов были получены весомые доказательства существования теории спрединга океанического дна. Если разделить расстояние, пройденное базальтовой корой от места ее образования в середине хребта, на возраст базальтовой платформы океана, можно вычислить скорость спрединга. Скорость движения зависит от местоположения хребта и варьирует от 0,5 дюйм./год (1 см/год) до 7 дюйм./год (17 см/год). В масштабах геологического времени этот процесс происходит молниеносно. Скорость спрединга срединно-океанического хребта Северной Атлантики оценивается в 1 дюйм/год (2,5 см/год), вследствие чего Атлантический океан ежегодно становится шире на 2 дюйм. (5 см). Северная Америка движется на запад со скоростью 1 дюйм/год (2,5 см/год), так же как Европа — на восток.
Теории спрединга и дрейфа континентов не противоречат друг другу. Срединно-океанический хребет сформировался в течение юрского периода под Пангеей и заставил ее расколоться. Континенты переместились и заняли место, где они располагаются в настоящее время, в результате расползания океанического дна в процессе расширения Атлантики.
Можно привести и современные примеры образующегося океана и раскалывающегося материка. Часть срединно-океанического хребта Индийского океана внедряется в Аденский залив и раздваивается. Первая ветвь расположена на дне Красного моря (см. рис. 10.9), представляющего собой длинный и узкий океанический рукав, разделяющий африканские Египет и Судан и азиатскую Саудовскую Аравию. Много миллионов лет назад Африка и Аравийский полуостров были единым материком. Появление между ними ветвей хребта способствовало образованию Красного моря, расширяющегося сейчас со скоростью несколько дюймов в год, почти так же, как Атлантика во время разлома Пангеи.
Другая часть хребта располагается под восточно-африканской рифтовой зоной, представляющей собой ряд обширных вытянутых грабенов, в которых действуют вулканы, происходят землетрясения и образуются тектонические озера. Фактически в наши дни Восточная Африка раскалывается: в ближайшие несколько тысяч лет длинный и узкий протуберанец океана, аналогичный Красному морю, займет всю рифтовую зону Восточной Африки, разделив ее на две части.
Границы литосферных плит
Как отмечалось выше границы литосферных плит подразделяются на дивергентные (зоны спрединга), конвергентные (зоны субдукции и обдукции) и трасформные.
Зоны спрединга (рис. 7.4, 7.5) приурочены к срединно-океаническим хребтам (СОХ). Спрединг (англ. spreading- растекание) – процесс генерации океанской коры в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов (СОХ). Он состоит в том, что под действием растяжения кора раскалывается и расходится в стороны, а образующаяся трещина заполняется базальтовым расплавом. Таким образом, дно расширяется, а его возраст закономерно удревняется симметрично в обе стороны от оси СОХ. Термин спрединг морского дна предложил Р. Дитц (1961). А сам процесс рассматривается как океанский рифтогенез, основу которого составляет раздвиг посредством магматического расклинивания. Он может развиваться как продолжение континентального рифтогенеза (см. раздел 7.4.6). Раздвиг же в океанских рифтах обусловлен мантийной конвекцией – восходящими её потоками или мантийными плюмами.
Зоны субдукции – границы между литосферными плитами вдоль которых происходит погружение одной плиты под другую (рис. 7.4, 7.5).
Рис. 7.5. Глобальная система современных континентальных и океанских рифтов, главные зоны субдукции и коллизии, пассивные (внутриплитные) континентальные окраины.
а – океанские рифты (зоны спрединга) и трансформные разломы; б – континентальные рифты; в – зоны субдукции: островодужные и окраинно-материковые (двойная линия); г – зоны коллизии; д – пассивные континентальные окраины; е – трансформные континентальные окраины (в том числе пассивные);
ж – векторы относительных движений литосферных плит, по Дж. Минстеру, Т. Джордану (1978) и
К. Чейзу (1978), с дополнениями; в зонах спрединга – до 15-18 см/год в каждую сторону,
в зонах субдукции – до 12 см/год.
Зоны субдукции: 1 – Тонга-Кермадек, 2 – Новогебридская, 3 – Соломон, 4 – Новобританская, 5 – Зондская, 6 – Манильская, 7 – Филиппинская, 8 – Рюкю, 9 – Марианская, 10 – Идзу-Бонинская, 11 – Японская, 12 – Курило-Камчатская, 13 – Алеутская, 14 – Каскадных гор, 15 – Центральноамериканская, 16 – Малых Антил, 17 – Андская, 18 – Южных Антил (Скотия), 19 – Эоловая (Калабрийская), 20 – Эгейская (Критская), 21 – Мекран.
В зависимости от тектонического эффекта взаимодействия литосферных плит в разных зонах субдукции, а нередко и на соседних сегментах одной и той же зоны, можно выделить несколько режимов – субдукционной аккреции, субдукционной эрозии и нейтральный режим.
Режим субдукционной аккреции характеризуется тем, что над зоной субдукции образуется всё увеличивающаяся в размерах аккреционная призма, имеющая сложную изоклинально-чешуйчатую внутреннюю структуру и наращивающая континентальную окраину или островную дугу.
Режим субдукционной эрозии предполагает возможность разрушения висячего крыла зоны субдукции (подкоровая, базальная или фронтальная эрозия) в результате захвата материала сиалической коры в ходе субдукции и перемещения его на глубину в область магмообразования.
Нейтральный режим субдукции характеризуется пододвиганием почти недеформированных слоёв под висячее крыло.
Обдукция – тектонический процесс, в результате которого океаническая кора надвигается на континентальную (рис. 7.8).
Подтверждением возможности такого процесса являются находки офиолитов (реликтов океанической коры) в разновозрвстных складчатых поясах. В надвинутых фрагментах океанской коры представлена только верхняя часть океанской литосферы: осадки 1-го слоя, базальты и долеритовые дайки 2-го слоя, габброиды и расслоенный гипербазит-базитовый комплекс 3-го слоя и до 10 километров перидотитов верхней мантии. Это означает то, что при обдукции происходило отслаивание верхней части океанской литосферы и надвигание её на континентальную окраину. Остальная же часть литосферы перемещалась в зоне субдукции на глубину, где претерпевала структурно-метаморфические преобразования.
Геодинамические механизмы обдукции разнообразны, но главные из них – обдукция на границе океанского бассейна и обдукция при его замыкании.
Эдукция (англ.eduiction – извлечение) – процесс обратного выведения к поверхности тектонитов и метаморфитов, образовавшихся ранее в зоне субдукции, в результате продолжающейся дивергенции. Это возможно в том случае, если субдуцирующий хребет вытянут вдоль континентальной окраины и если свойственная ему скорость спрединга превышает скорость пододвигания хребта под континент. Там, где скорость спрединга меньше скорости пододвигания хребта, эдукция не происходит (например, взаимодействие Чилийского хребта с Андской окраиной).
Аккреция – наращивание в процессе пододвигания океанической коры края континента примыкающими к нему разнородными террейнами. Процессы регионального сжатия, вызванные столкновением микрокнтинентов, островных дуг или других «террейнов» с континентальными окраинами, обычно сопровождаются развитием шарьяжей, состоящих из пород промежуточных бассейнов или из пород самих этих террейнов. Так образуются, в частности, флишевые, офиолитовые, метаморфитовые тектонические покровы с формированием перед фронтом покровов за счёт их разрушения олистостостром, а в подошве покровов – микститов (тектонического меланжа).
Коллизия (лат. collisio – столкновение) – столкновение разновозрастных и разных по генезису структур, например, литосферных плит (рис. 7.5). Развивается там, где континентальная литосфера сходится с континентальной: их дальнейшее встречное движение затруднено, оно компенсируется деформацией литосферы, её утолщением и «скучиванием» в складчатых сооружениях и горообразованием. При этом проявляется внутренняя тектоническая расслоенность литосферы, разделение её на пластины, которые испытывают горизонтальные перемещения и дисгармоничные деформации. В процессе коллизии преобладают глубинные наклонные латерально-сдвиговые встречные обмены породными массами внутри земной коры. В условиях скучивания и утолщения коры образуются палингенные очаги гранитной магмы.
Наряду с коллизией «континент-континент» иногда может быть коллизия «континент-островная дуга» или двух островных дуг. Но правильнее её применять для межконтинентальных взаимодействий. Пример максимальной коллизии – некоторые отрезки Альпийско-Гималайского пояса.
Трасформные границы (или трансформные разломы) рассмотрены далее в разделе 7.4.3.
Спрединг
Спрединг (от англ. spread — растягивать, расширять) — геодинамический процесс растяжения, выражающийся в импульсивном и многократном раздвигании блоков литосферы океанической коры и в заполнении высвобождающегося пространства магмой, генерируемой в мантии, а также твердыми протрузиями мантийных перидотитов.
Содержание
Описание
Процессы спрединга локализуются, главным образом, в пределах Срединно-океанических хребтов и формируют океаническую кору, поэтому в этих районах она относительно молодая. Термин «спрединг морского дна» впервые был предложен Р. Дитцем (англ. Dietz, Robert Sinclair) в 1961 году, а концепция спрединга морского дна была сформулирована Г. Хессом (англ. Hess, Harry Hammond) и развита в работах Ле Пишона в 1960-х годах. Экспериментально подтверждена в 1964—1965 годах во время 36-го рейса НИС «Витязь» к хребту Карлсберг и разлому Витязь в Индийском океане, под руководством Г. Удинцева. [1]
Литература
См. также
Примечания
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Спрединг» в других словарях:
Спрединг — операции по одновременной покупке и продаже фьючерсных контрактов с учетом спрэда. По английски: Spreading См. также: Фьючерсные сделки Финансовый словарь Финам … Финансовый словарь
СПРЕДИНГ — см. в ст. Новая глобальная тектоника … Большой Энциклопедический словарь
Спрединг — (англ. spreading, от spread растягивать, расширять * a. spreading; н. Spreading; ф. spreading; и. spreading) гипотетич. процесс раздвигания жёстких литосферных плит в области рифтов Срединно океанических хребтов c постоянным… … Геологическая энциклопедия
спрединг — сущ., кол во синонимов: 1 • операция (457) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
спрединг — Раздвигание литосферных плит в области рифтов срединно океанических хребтов с постоянным воспроизводством земной коры океанического типа вследствие подъема мантийного вещества. Syn.: зона раздвижения … Словарь по географии
спрединг — см. «Новая глобальная тектоника». * * * СПРЕДИНГ СПРЕДИНГ, см. в ст. «Новая глобальная тектоника» (см. НОВАЯ ГЛОБАЛЬНАЯ ТЕКТОНИКА) … Энциклопедический словарь
спрединг — согласно тектонической гипотезе, наращивание литосферных плит близ срединно океанических хребтов (за счёт вещества, поднимающегося из недр) и расхождение их в стороны. География. Современная иллюстрированная энциклопедия. М.: Росмэн. Под… … Географическая энциклопедия
СПРЕДИНГ — (англ. spreading), процесс раздвигания литосферных плит в области рифтов срединно океанич. хребтов с постоянным воспроизводством земной коры океанич. типа за счёт материала, поднимающегося из верх. мантии, разогретой конвекционными потоками… … Естествознание. Энциклопедический словарь
спрединг — спр единг, а … Русский орфографический словарь
СПРЕДИНГ — – раздвижение дна океана. Мобилистская концепция, предложенная по геологическим и геохронологическим данным и количественно подтвержденная и далее развитая по независимым магнитным и палеомагнитным данным. Концепция спрединга – существенная… … Палеомагнитология, петромагнитология и геология. Словарь-справочник.
Современные зоны спрединга, их строение
Спрединг — процесс образования новой океанической литосферы в СОХ и зонах раздвижения океанических плит. Происходит на дивергентных границах плит. Выражается в раздвигании блоков литосферы и в заполнении высвобождающегося пространства магмой из мантии. Процессы спрединга формируют океаническую кору. Кроме того, они протекают в задуговых бассейнах и котловинах окраинных морей. В общем случае спрединг начинается как рифт в континентальной плите, вроде сегодняшнего Восточно-Африканского рифта. Этот процесс начинается с образования большого поднятия зк от возникновения под ним расплавленного материала. В результате в условиях растяжения возникают глубокие трещины и вертикальные разломы, которые проникают вниз и служат каналами для достигающих земли расплавов. Эти глубокие трещины постепенно превращаются в рифты. Одна рифтовая система состоит из 3 рифтов под 120 градусов друг к другу. Если рифтогенез продолжается, два рифта развиваются дальше, а третий становится авлакогеном. На этом этапе начинает образовываться базальтовая океаническая кора. Когда один из краев рифта достигает океана, рифтовая система заполняется водой и образуется новейшее море вроде Красного моря. Процесс спрединга может и остановиться, но если он продолжается он может полностью разорвать континент. Красное море еще не полностью отделило Аравию от Африки. Но на противоположной стороне континента это уже произошло – отдел рифтами Нигера Африки от Ю. Америки.
Сегодня Атлантический океан имеет активный спрединг в Северной Атлантике. Лишь небольшая часть океанической коры производится в Атлантике субдукцией. Фундамент Тихого океана имеют зоны субдукции вдоль границ, что приводит к вулканической активности, и там также есть центры спрединга.
В разных районах СОХ-а размер спрединга составляет от 1.5 до 15 — 18 см в год. В Атлантическом океане —
24. Строение земной коры в переходных зонах
Переходные зоны пассивных континентальных окраин включают прибрежную равнину; шельф; континентальный склон; континентальное подножие, абиссаль (Атлантика). Зоны активных окраин образованы либо системами краевых морей, вулканических островных дуг и глубоководных желобов (Тихий океан), либо активной континентальной окраиной с жёлобом, но без окраинного моря и островных дуг
В котловинах окраинных морей шельф и материковый склон обычно сложены материковой корой, а глубоководная часть дна котловины – корой, близкой к океанической, но отличающейся от нее значительно большей мощностью базальтового и осадочного слоев. Во втором слое происходит как бы постепенное уплотнение осадочного слоя с глубиной. Под островными дугами в одних случаях обнаруживается материковая земная кора, в других – субокеаническая, в третьих – субматериковая, отличающаяся отсутствием резкой границы между гранитным и базальтовым слоями и общей сокращенной мощностью. Так, типичная континентальная кора слагает Японские острова, южная часть Курильской островной дуги сложена субконтинентальной корой, а Малые Антильские и Марианские острова – субокеанической.
Сложное строение имеет земная кора и под глубоководными желобами. Обычно борт желоба, который одновременно является склоном островной дуги, образован корой того типа, который характерен для островной дуги, противоположный борт – океанической корой, а дно желоба – субокеанической.