Геотектоника с основами геодинамики - Хаин В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Геотермические наблюдения обнаруживают снижение теплового потока по мере погружения относительно холодной литосферы под островодужный (или континентальный) борт глубоководного желоба. Однако дальше, с приближением к поясу активных вулканов, тепловой поток резко возрастает. Как полагают, там выносится энергия, выделяющаяся на глубине в результате субдукционного трения, адиабатического сжатия и экзотермических минеральных превращений.
Таким образом, данные разных геофизических методов находятся в достаточно хорошем соответствии между собой, они послужили основой для модели литосферной субдукции, которая по мере пополнения этих данных проверялась и уточнялась.
6.1.4. Зоны Беньофа
Наиболее выразительным проявлением современной субдукции служат, как отмечалось выше, сейсмофокальные зоны, наклонно уходящие на глубину. В середине 30-х годов К. Вадати установил под Японией первую такую зону, а в следующее десятилетие (1938-1945) Б. Гутенберг и Ч. Рихтер опубликовали информацию о большинстве остальных сейсмофокальных зон. Глобальная сводка этих авторов вызвала большой интерес. Уже в 1946 г. появилась, в частности, статья известного петролога и вулканолога А.Н. Заварицкого "Некоторые факты, которые надо учитывать при тектонических построениях", где развивалась мысль о первичной, определяющей роли глубинных сейсмоактивных зон в отношении наблюдаемых над ними близповерхностных тектонических и вулканических процессов, являющихся в этом смысле вторичными.
В 1949-1955 гг. X. Беньоф из Калифорнийского технологического института опубликовал следующее поколение обобщающих работ о сейсмофокальных зонах. В те годы назревала концепция "новой глобальной тектоники", создатели которой широко использовали работы X. Беньофа о сейсмофокальных зонах и стали именовать их "зоны Беньофа". Название укоренилось в геолого-геофизической терминологии, при этом признается приоритет К. Вадати, воздается должное фундаментальному открытию этого ученого.
К настоящему времени накоплен обширный материал о строении и характеристиках сейсмофокальных зон Беньофа. Учитываются размещение очагов землетрясений, их магнитуда, а также результаты решения их фокального механизма, позволяющие судить об ориентировке главных осей напряжения. Размещение глубинных очагов обычно изображают на картах (т.е. в проекции на горизонтальную плоскость), а также на поперечных и продольных "профилях" зоны Беньофа. Каждый такой "профиль" (см. рис. 6.7, 6.10) представляет собой проекцию сейсмических очагов на вертикальную поверхность. Для построения поперечного "профиля" берется определенный сегмент зоны Беньофа и оказавшиеся в его пределах очаги проектируются на вертикальную плоскость, ориентированную вкрест простирания зоны. Иногда эту вертикальную плоскость ориентируют в направлении субдукции, которая может происходить под разными углами к простиранию зоны. Продольный "профиль" зоны Беньофа получают, проектируя сейсмические очаги на вертикальную поверхность, которая следует вдоль сейсмофокальной зоны, изгибаясь вместе с ней.
Глубинность зон Беньофа. Сравнивая размещение очагов землетрясений с результатами сейсмической томографии для той же зоны субдукции, можно убедиться, что погружение литосферы сначала, до какой-то определенной глубины, порождает очаги упругих колебаний, а далее продолжается как асейсмичный процесс (см. рис. 6.6). Это определяется, вероятно, в первую очередь снижением упругих свойств субдуцирующей литосферы по мере ее разогрева. Глубинность зон Беньофа зависит главным образом от зрелости субдуцирующей океанской литосферы, которая с возрастом наращивала свою мощность и охлаждалась. Не случайно среди сейсмофокальных зон, уходящих до максимальных глубин 600-700км (а отдельные слабые очаги замечены и до глубин 850 км), - Японская, Идзу-Бонинская, Марианская, Тонга, Кермадек, где субдуцирует литосфера с возрастом 120-150 млн. лет. Напротив, там, где субдукция начинается вблизи осей спрединга, тонкая и высокотемпературная литосфера сейсмична лишь до глубин 200-100км, а иногда и менее (у Каскадных гор, у Мексиканской и Южно-Чилийской окраин, в зонах Нанкай, Яп-Палау и Южно-Соломоновой).
Рис. 6.8. Слева - зависимость длины зоны Беньофа на поперечном профиле от скорости субдукции, умноженной на возраст субдуцирующей плиты, по П. Молнару и др. (1979), с дополнениями Н. Суги и С. Уеды (1984). Справа - график, по К. Сионо и Н. Суги (1985): "время охлаждения" - время, за которое океанская литосфера совершила путь от оси спрединга до глубоководного желоба; "время ассимиляции" - время от начала субдукции до момента, когда литосфера теряет способность генерировать сейсмические очаги. Данные по всем современным зонам субдукции
Второй важный регулятор глубинности зон Беньофа - скорость субдукции. При высоких скоростях (9-10,5 см/год) даже литосфера с возрастом 80-40 млн. лет сохраняет свои упругие свойства до глубин около 600 км (см. рис. 6.9). Таковы, в частности, соотношения при субдукции под Камчатку. И наоборот, при низких скоростях B 3,5см год) литосфера даже более зрелая становится асейсмичной уже на глубинах 250-300 км (Малые Антилы, Новая Зеландия). График П. Молнара и других (с дополнениями Н. Суги и С. Уеды), где использованы данные по большинству современных зон субдукции, дает представление о прямой зависимости между длиной зоны Беньофа на поперечном профиле и величиной, полученной от умножения скорости субдукции на возраст субдуцирующей плиты у желоба (рис. 6.8, слева). Эта линейная зависимость еще более отчетлива на графике К. Сионо и Н. Суги (рис. 6.8, справа), где учтен прежний возраст субдуцирующей литосферы, находящейся сейчас у нижнего окончания сейсмофокальной зоны, каким он был к началу ее субдукции ("время охлаждения" литосферы на пути от оси спрединга до желоба). Скорость субдукции и длина зоны Беньофа в поперечном сечении учтены на этом графике как "время ассимиляции" океанской литосферы, где под ассимиляцией понимается лишь снижение механической добротности до величин, исключающих образование сейсмических очагов.
