Геотектоника с основами геодинамики - Хаин В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
6.1.6. Кинематика субдукции
Разнообразие рельефа, глубинного строения, напряженного состояния и магматизма зон субдукции, их латеральных структурных рядов определяется взаимодействием многих факторов, среди которых, как отмечалось выше, велика роль кинематических параметров субдукцин. Несмотря на то что под субдукцией подразумевается прежде всего конвергентное взамодействие плит, важно учитывать всю совокупность этих параметров. Среди них скорость конвергенции во многих случаях не имеет решающего значения.
Кинематические параметры субдукции. В основе кинематических моделей субдукции лежат векторы скорости "абсолютных" движений: горизонтального скольжения двух взаимодействующих литосферных плит, а также гравитационного опускания одной из них при ее отрицательной плавучести на астеносфере. В последнем случае учитывается и соответствующее откатывание шарнира субдудирующей плиты (линии ее перегиба у желоба). Исходя из векторов "абсолютных" скоростей, определяют относительные движения плит вдоль сместителя зоны субдукции, а также дополняющие их деформации (складчатость и разрывные смещения: сдвиги, взбросы и надвиги, рифтинг и спрединг) в надвигающейся литосферной плите.
На рис. 6.19 представлена кинематическая модель субдукции Дж. Дьюи (1980), развивающая более ранние построения Р. Хиндмана, К. Чейса, П. Молнара, Т. Атуотер и др. В эту модель заложена механическая обособленность не только пододвигающейся (U) и надвигающейся (О) литосферных плит, но и фронтальной части (F) надвигающейся плиты, что важно для случаев, когда происходят разрыв и горизонтальные смещения литосферы по ослабленной зоне под субдукционным вулканическим поясом или в тылу этого пояса.
Три главных для рассматриваемой модели вектора выражают скорости "абсолютных" движений: направленные горизонтально векторы vu (скорость скольжения пододвигающейся плиты) и v0 (скорость скольжения надвигающейся плиты), а также направленный вертикально вниз вектор vg (скорость гравитационного опускания пододвигающейся плиты в астеносферу). Для молодой океанcкой литосферы, "плавучей" в близповерхностных условиях (до уплотнения за счет фазовых переходов), эта последняя величина равна нулю. Она, вероятно, становится значимой для позднемеловой (или раннекайнозойской?) литосферы и увеличивается возрастом. Следствием такого гравитационного опускания и должно быть упоминавшееся выше откатывание шарнира субдуцирующей плиты со скоростью vr=vgctg?, где ? - угол наклона плиты близ поверхности (табл. 6.1).
Таблица 6.1
Главные зоны субдукции (по Р. Жарару, 1986)
Зона субдукции v, см/год v0, см/год vu,см/год А, млн. лет ?, град Новозеландская 3,3 -3,7 7,0 98 18 Кермадек 5,1 -2,5 7,6 113 30 Тонга 7,5 -1,2 8,7 120 28 Соломон 12,0 3,0 9,0 50 42 Новобританская 4,3 -5,8 10,1 50 35 Рюкю 3,0 1,1 1,9 49 23 Марианская 6,0 -3,3 9,3 155 24 Идзу-Бонинская 7,6 -1,2 8,8 146 28 Японская 9,9 0,7 9,2 130 19 Курильская 8,7 1,1 7,6 119 28 Камчатская 8,8 1,0 7,8 90 25 Центр. Алеутская 6,0 2,1 3,9 54 31 П-ова Аляска 4,1 -0,5 4,6 46 13 Аляска 6,3 1,2 5,1 46 10 Каскадных гор 3,4 2,2 1,2 8 - Мексиканская 7,2 1,6 5,6 14 18 Центральноамериканская 6,5 -0,8 7,3 23 38 Андская, Колумбия 6,8 2,5 4,3 15 26 " Перу 8,2 1,5 6,7 45 13 " Центр. Чили 9,8 2.0 7,8 48 14 " Южн. Чили 9,7 1,7 8,0 26 16 Малых Антил 3,7 1,8 1,9 68 22 Южных Антил (Скотия) 0,9 -0,4 1,3 49 38 Макран 3,7 -0,3 4,0 97 12 Зондская, Андаман 2,1 -0,5 2,6 72 22 " Суматра 6,2 0,0 6,2 55 19 " Ява 8,2 0,7 7,5 138 21 Характеристики зон субдукции и их сегментов: v - скорость конвергенции литосферных плит вкрест простирания желоба ("скорость субдукции"); v0 - направленная вкрест простирания желоба составляющая "абсолютной" скорости верхней литосферной плиты; vu - то же, для нижней литосферной плиты; А - возраст субдуцирующей океанской литосферы у желоба; ? - средний наклон верхней части зоны Беньофа для глубин 0-100 км
Рис. 6.19. Кинематическая модель субдукции, по Дж. Дьюи (1980): блок-диаграмма (I), взаимодействие векторов в горизонтальной (II) и вертикальной III) плоскости. Обозначения: U - пододвигающаяся (субдуцирующая) литосферная плита; О - надвигающаяся литосферная плита; F - фронтальная часть этой плиты. Векторы скорости "абсолютных" движений: V0 - скольжение надвигающейся плиты; Vu - скольжение пододвигающейся плиты; Vg - гравитационное опускание этой плиты в астеносферу; Vm - "скорость субдукции", точнее, скорость погружения: суммарное движение пододвигающейся плиты (Vm=Vu+Vg); Vr - откатывание шарнира (линии перегиба) пододвигающейся плиты в сторону океана. Векторы скорости относительных движений: V - коннвергенция литосферных плит; Vb - смещение между надвигающейся плитой и ее фронтальной частью; Vs- смещение между этой фронтальной частью и пододвигающейся плитой; Vt - то же, с учетом скорости субдукционной акреции висячего крыла (Va) или его субдукционной эрозии (Ve). Углы: ? - наклон зоны субдукции: ? - между азимутом скольжения пододвигающейся плиты и простиранием желоба; ? - то же для надвигающейся плиты
Противоположному, наступательному смещению шарнира субдуцирующей плиты, как полагают, препятствует погруженная часть плиты, "заякоренная" в мантии. При таком смещении происходило бы ее подворачивание и опрокидывание, однако, насколько можно судить по геофизическим данным, этого не происходит. Не исключено наступательное перемещение субдуцирующей литосферы (и ее шарнира) вместе с окружающим ее астеносфсрным веществом. Как показал Р. Жарар, суммирование параметров движения плит дает смещение желоба в сторону субдукции для некоторых небольших отрезков западного обрамления Тихого океана, в их числе Палау, Яп, Новозеландский.
