Loading...
 

Architektura strefy subdukcji

Rys. 1, Rys. 2, Rys. 3 przedstawiają schematycznie architekturę strefy subdukcji [1]. Podstawowe jej elementy to:

  • Płyta dolna zbudowana jest z litosfery oceanicznej, która jest zimna i gęstsza niż znajdująca się pod nią astenosfera. W górnej części składa się z bazaltu, a w dolnej części z gabra i perydotytu [2]. Płyta dolna jest wciągana pod płytę górną i zanurza się w astenosferze, tracąc swój charakter na głębokości około 700 km [3], [4]. Pogrążaniu płyty dolnej towarzyszą trzęsienia ziemi, których ogniska w płaszczu wyznaczającą strefę Wadati-Benioff (zob. Związek trzęsień ziemi z tektoniką płyt ), [5].
  • Płyta górna ma charakter, skład i budowę zależną od typu subdukcji. W przypadku typu andyjskiego płyta górna jest litosferą kontynentalną ( Rys. 1 ), [6].
Architektura strefy subdukcji: typ andyjski.
Rysunek 1: Architektura strefy subdukcji: typ andyjski.

Część przysubdukcyjna płyty górnej ma charakter orogeniczny (tzw. orogen bezkolizyjny), gdzie skały są silnie zdeformowane. Strefa ta jest silnie wypiętrzona. W przypadku Andów wysokość przekracza znacznie 6 km. Strefa oddalona od subdukcji jest znacznie niższa (zob. Orogeny bezkolizyjne ).

Architektura strefy subdukcji: typ japoński.
Rysunek 2: Architektura strefy subdukcji: typ japoński.

W subdukcji typu japońskiego ( Rys. 2 ), [7], [8], w skład płyty górnej wchodzi zarówno litosfera kontynentalna, jak i litosfera oceaniczna. Strefa bliżej subdukcji w przypadku Japonii jest reprezentowana przez oderwany fragment kontynentu ze znaczną ilością skał wulkanicznych. Strefa oddalona od subdukcji zbudowana jest wyłącznie z litosfery oceanicznej.
W subdukcji typu mariańskiego ( Rys. 3 ), [9] mamy do czynienia z konwergencją ocean-ocean. W skład płyty górnej wchodzi litosfera oceaniczna oraz skały wulkaniczne morskiego łuku wyspowego.

Architektura strefy subdukcji: typ mariański.
Rysunek 3: Architektura strefy subdukcji: typ mariański.

Obszar przedłukowy (ang. forearc) znajduje się u czoła płyty górnej [10]. W jego skład wchodzą:

  • rów oceaniczny,
  • pryzma akrecyjna,
  • basen przedłukowy.

Rowy oceaniczne to najgłębsze, wąskie i długie topograficzne zagłębienia dna oceanu, współcześnie osiągające maksymalną głębokość 11 034 m p.p.m. w Rowie Mariańskim (mariański typ subdukcji). Na ogół rowy oceaniczne są 3-6 km głębsze od równi abysalnych, od których są oddzielone niewielkim podniesieniem zewnętrznym [11].
Pryzma akrecyjna jest strukturą zawierającą bogaty inwentarz utworów pochodzących zarówno ze zdarcia z płyty dolnej, jak i z płyty górnej [12]. Z płyty dolnej pochodzą głębokomorskie osady, rzadziej fragmenty skorupy oceanicznej ( Rys. 4A). Z płyty górnej pochodzą osady z jej erozji, przenoszone do rowu osuwiskami podmorskimi, spływami i prądami zawiesinowymi. Miąższość utworów pryzmy jest różna, od nieznacznej (mówimy wtedy o braku pryzmy) w subdukcji typu mariańskiego do kilkukilometrowej w subdukcji typu andyjskiego. Pryzmę budują ponasuwane na siebie łuski. Oddzielona jest od płyty dolnej nasunięciem, zwanym głównym odkłuciem [13]. W Karpatach pojęciem pryzmy określa się cały materiał nasunięty na płytę europejską, w tym miąższe kompleksy fliszowe ( Rys. 4B), [14].

A: utwory pryzmy akrecyjnej powstałej u frontu płyty północnoamerykańskiej, należące do melanżu franciszkańskiego (Kalifornia, USA). Fot. Peter D. Tillman, Franciscan melange + radiolarite.jpg, licencja CC BY-SA 2.0, źródło: [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Franciscan_melange_%2B_radiolarite,_Estero_Bluffs_SP,_just_N_of_Cayucos,_CA_(50757250907).jpg|Wikimedia Commons] ; B: flisz należący do pryzmy karpackiej (Beloveža, Słowacja). Fot. – archiwum aut.
Rysunek 4: A: utwory pryzmy akrecyjnej powstałej u frontu płyty północnoamerykańskiej, należące do melanżu franciszkańskiego (Kalifornia, USA). Fot. Peter D. Tillman, Franciscan melange + radiolarite.jpg, licencja CC BY-SA 2.0, źródło: Wikimedia Commons(external link) ; B: flisz należący do pryzmy karpackiej (Beloveža, Słowacja). Fot. – archiwum aut.

Basen przedłukowy znajduje się pomiędzy pryzmą akrecyjną, a łukiem wulkanicznym (zob. Baseny sedymentacyjne a tektonika płyt ). Gromadzi osady z erodowanego łuku, czyli materiał wulkanoklastyczny, a w przypadku subdukcji typu andyjskiego i japońskiego, materiał pochodzący z erodowanej skorupy kontynentalnej, przenoszony, podobnie jak w przypadku pryzmy akrecyjnej osuwiskami podmorskimi, spływami i prądami zawiesinowymi. Znajdują się w nim również osady hemipelagiczne. W odróżnieniu od pryzmy akrecyjnej, osady te są słabo zdeformowane [15].
Łuk wulkaniczny [3], [1], [16] to morfologiczne wyniesienie płyty górnej. W większości wypadków jest on, co podkreśla nazwa, związany z występowaniem wulkanizmu. W subdukcji typu mariańskiego, jest to łuk wysp zbudowanych w całości z materiału wulkanicznego pochodzącego z przetopionej litosfery oceanicznej i płaszcza. W przypadku subdukcji typu japońskiego, łuk wysp zbudowany jest z mieszaniny skorupy kontynentalnej i materiału wulkanicznego. Materiał ten pochodzi z przetopionej litosfery oceanicznej i płaszcza, epizodycznie wznosząca się magma jest zmieszana również z materiałem pochodzącym ze skorupy kontynentalnej. W subdukcji typu andyjskiego, część łuku może być pozbawiona wulkanów. Jeżeli wulkany występują, zbudowane są z materiału pochodzącego z przetopionej litosfery, zmieszanego z materiałem pochodzącym ze skorupy kontynentalnej.
Obszar załukowy (marginalny) tworzy się na płycie górnej za łukiem wulkanicznym [17], [18]. W subdukcji typu andyjskiego jest to obniżenie kontynentalnej płyty górnej. W przypadku subdukcji typu mariańskiego tworzy się basen załukowy, którego podłożem jest skorupa oceaniczna. W subdukcji typu japońskiego tworzy się basen załukowy (zob. Baseny sedymentacyjne a tektonika płyt ) z nową strefą akrecji ( Rys. 2 ). Basen tego typu często rozwija się w pełen ocean, na przykład mezozoiczny ocean Tetydy [19].

Bibliografia

1. R. J. Stern: A Subduction Primer for Instructors of Introductory Geology Courses and Authors of Introductory Geology Textbooks, Journal of Geoscience Education 1998, Vol. 46, iss. 3, pp. 221-228.
2. E. R. Oxburgh, E. M. Parmentier: Compositional and density stratification in oceanic lithosphere-causes and consequences, Journal of Geophysical Research 1977, Vol. 133, iss. 4, pp. 343-355.
3. P. Kearey, F. J. Vine: Global Tectonics, Blackwell Science, Oxford, London, Edinburgh, Boston, Melbourne 1990.
4. L. Czechowski: Tektonika płyt i konwekcja w płaszczu Ziemi, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1994.
5. H. Benioff: Orogenesis and deep crustal structure: additional evidence from seismology, Geological Society of America Bulletin 1954, Vol. 65, pp. 385-400, dostęp:23.09.2021
6. V. A. Ramos: Anatomy and global context of the Andes: Main geologic features and the Andean orogenic cycle. In: S. M. Kay, V. A. Ramos, W. R. Dickinson (Eds.), Backbone of the Americas: Shallow Subduction, Plateau Uplift, and Ridge and Terrane Collision, Geological Society of America Memoir 2009, Vol. 204, pp. 31-65.
7. S. Uyeda: Subduction zones and back arc basins - a review, Geologische Rundschau 1981, Vol. 70, iss. 2, pp. 552-569.
8. Y. Isozaki, K. Aoki, T. Nakama, S. Yanai: New insight into a subduction-related orogen: A reappraisal of the geotectonic framework and evolution of the Japanese Islands, Gondwana Research 2010, Vol. 18, iss. 1, pp. 82-105.
9. S. Uyeda: Chilean vs. Mariana type subduction zones with remarks on arc volcanism and collision tectonics. In: J. W. H. Monger, J. Francheteau (Eds.), Circum‐Pacific Orogenic Belts and Evolution of the Pacific Ocean Basin, American Geophysical Union Geodynamics Series 1987, Vol. 18, pp. 1-7.
10. C. W. Fuller, S. D. Willet, M. T. Brandon: Formation of forearc basins and their influence on subduction zone earthquakes, Geological Survey of America 2006, Vol. 34, iss. 2, pp. 65-68.
11. A. Radomski, M. A. Gasiński: Elementy oceanologii. Wprowadzenie do środowisk morskich, Wydawnictwo UJ, Kraków 2004.
12. M. Meschede: Accretionary Wedge. In: J. Harff, M. Meschede, S. Petersen, J. Thiede (Eds.), Encyclopedia of Marine Geosciences, Springer, Dordrecht 2015.
13. R. Dadlez, W. Jaroszewski: Tektonika, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1994.
14. M. Cieszkowski, J. Golonka, M. Krobicki, A. Slaczka, N. Oszczypko, A. Waskowska, M. Wendorff: The Northern Carpathians plate tectonic evolutionary stages and origin of olistoliths and olistostromes, Geodinamica Acta 2009, Vol. 22, iss. 1-3, pp. 101-126.
15. W. R. Dickinson: Compositions of sandstones in Circum-Pacific subduction complexes and fore-arc basins, American Association of Petroleum Geologists Bulletin 1982, Vol. 66, iss. 2, pp. 121-137.
16. A. H. Mitchell, H. G. Reading: Evolution of Island Arcs, The Journal of Geology 1971, Vol. 79, iss. 3, pp. 253-284.
17. I. W. D. Dalziel: Back-arc extension in the southern Andes: a review and critical reappraisal, Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences 1981, Vol. 300(1454), pp. 319-335.
18. Y. Tatsumi, Y. I. Otofuji, T. Matsuda, S. Nohda: Opening of the Sea of Japan back-arc basin by asthenospheric injection, Tectonophysics 1989, Vol. 166, iss. 4, pp. 317-329.
19. J. Golonka: Phanerozoic Paleoenvironment and Paleolithofacies Maps. Mesozoic (Mapy paleośrodowiska i paleolitofacje fanerozoiku. Mezozoik), Geologia 2007, Vol. 33, iss. 2, pp. 211-264.

Ostatnio zmieniona Poniedziałek 07 z Luty, 2022 12:28:48 UTC Autor: Jan Golonka
Zaloguj się/Zarejestruj w OPEN AGH e-podręczniki
Czy masz już hasło?

Hasło powinno mieć przynajmniej 8 znaków, litery i cyfry oraz co najmniej jeden znak specjalny.

Przypominanie hasła

Wprowadź swój adres e-mail, abyśmy mogli przesłać Ci informację o nowym haśle.
Dziękujemy za rejestrację!
Na wskazany w rejestracji adres został wysłany e-mail z linkiem aktywacyjnym.
Wprowadzone hasło/login są błędne.