Островная дуга - Island arc

Островные дуги - это длинные цепи действующих вулканов с интенсивной сейсмической активностью, обнаруженные вдоль границ сходящихся тектонических плит (таких как Огненное кольцо ). Большинство островных дуг берет свое начало в океанической коре и возникло в результате погружения литосферы в мантию вдоль зоны субдукции . Они являются основным способом достижения континентального роста.

Острова Рюкю образуют островную дугу.

Островные дуги могут быть активными или неактивными в зависимости от их сейсмичности и наличия вулканов . Активные дуги - это хребты недавних вулканов с связанной с ними глубинной сейсмической зоной. Они также обладают отчетливой изогнутой формой, цепочкой действующих или недавно потухших вулканов, глубоководным желобом и большой отрицательной аномалией Буге на выпуклой стороне вулканической дуги. Небольшая положительная аномалия силы тяжести, связанная с вулканическими дугами , интерпретировалась многими авторами как результат присутствия плотных вулканических пород под дугой. В то время как неактивные дуги представляют собой цепь островов, которая содержит более старые вулканические и вулканокластические породы .

Изогнутая форма многих вулканических цепей и угол нисходящей литосферы связаны. Если океаническая часть плиты представлена ​​дном океана на выпуклой стороне дуги, и если зона прогиба происходит под подводным желобом , то отклоненная часть плиты примерно совпадает с зоной Бениоффа под большинством дуг.

Место нахождения

Большинство современных островных дуг расположены вблизи окраин континентов (в основном на северных и западных окраинах Тихого океана). Однако никакие прямые свидетельства изнутри дуг не показывают, что они всегда существовали в их нынешнем положении по отношению к континентам, хотя свидетельства с некоторых окраин континентов предполагают, что некоторые дуги, возможно, мигрировали к континентам в течение позднего мезозоя или раннего кайнозоя .

Движение островных дуг к континенту могло бы быть возможным, если бы в какой-то момент древние зоны Бениоффа опустились в сторону современного океана, а не в сторону континента, как в большинстве современных дуг. Это приведет к потере дна океана между дугой и континентом и, как следствие, к миграции дуги во время эпизодов спрединга.

В зонах разломов , в которых некоторые активные островные дуги заканчиваются могут быть интерпретированы с точки зрения тектоники плит , как в результате перемещения вдоль преобразования разломов , которые являются пластины поля , где кора не является ни потребляются , ни сгенерированные. Таким образом, нынешнее расположение этих неактивных цепочек островов связано с нынешним строением литосферных плит. Однако их вулканическая история, указывающая на то, что они являются фрагментами более старых островных дуг, не обязательно связана с нынешним строением плит и может быть обусловлена ​​различиями в положении краев плит в прошлом.

Тектоническая формация

Две плиты сталкиваются и образуют между собой островную дугу.

Понимание источника тепла, вызывающего плавление мантии, было спорной проблемой. Исследователи полагали, что тепло создается за счет трения в верхней части плиты. Однако это маловероятно, потому что вязкость астеносферы уменьшается с повышением температуры, и при температурах, необходимых для частичного плавления, астеносфера будет иметь настолько низкую вязкость, что сдвиговое плавление не может произойти.

В настоящее время считается, что вода действует как основной агент, который вызывает частичное таяние под дугами. Было показано, что количество воды, присутствующей в опускающейся плите, связано с температурой плавления мантии. Чем больше количество воды присутствует, тем сильнее понижается температура плавления мантии. Эта вода высвобождается во время преобразования минералов при повышении давления, при этом минерал, несущий большую часть воды, является серпентинитом .

Эти метаморфические минеральные реакции вызывают обезвоживание верхней части плиты по мере того, как гидратированная плита опускается. К нему также передается тепло из окружающей астеносферы. Когда тепло передается к плите, устанавливаются температурные градиенты, так что астеносфера в непосредственной близости от плиты становится более холодной и вязкой, чем окружающие области, особенно вблизи верхней части плиты. Эта более вязкая астеносфера затем уносится вниз вместе с пластом, заставляя менее вязкую мантию течь за ней. Считается, что именно взаимодействие этой опускающейся мантии с водными флюидами, поднимающимися из опускающейся плиты, вызывает частичное плавление мантии, когда она пересекает влажный солидус. Кроме того, некоторые расплавы могут возникать в результате подъема горячего материала мантии внутрь мантийного клина. Если горячий материал поднимается достаточно быстро, чтобы терять мало тепла, снижение давления может вызвать сброс давления или частичное плавление при декомпрессии.

На субдуцирующей стороне островной дуги находится глубокая и узкая океаническая впадина, которая является следом на поверхности Земли границы между нисходящей и доминирующей плитами. Эта траншея создается нисходящим гравитационным притяжением относительно плотной погружающей пластины на переднем крае пластины. Вдоль этой границы субдукции происходят множественные землетрясения с сейсмическими гипоцентрами, расположенными на увеличивающейся глубине под островной дугой: эти землетрясения определяют зону Бениоффа .

Островные дуги могут образовываться во внутриокеанских условиях или из фрагментов континентальной коры, которые мигрировали от прилегающих континентальных массивов суши, или у связанных с субдукцией вулканов, действующих на окраинах континентов.

Функции

Схематический разрез островной дуги от желоба до задугового бассейна

Ниже приведены некоторые общие особенности большинства островных дуг.

Передняя дуга : эта область включает желоб, аккреционную призму и бассейн передней дуги. Имеется бугорок из траншеи на стороне океана, обращенной к океану (например, Барбадос на Малых Антильских островах). Между преддуговым гребнем и островной дугой образуется преддуговая впадина; это область ненарушенного плоского осадконакопления.

Траншеи : это самые глубокие части океанических бассейнов; самая глубокая из них - Марианская впадина (примерно 11 000 м или 36 000 футов). Они образованы изгибом океанической литосферы, развивающейся на океанской стороне островных дуг.

Обратно-дуговый бассейн : они также называются окраинными морями и образуются на внутренней вогнутой стороне островных дуг, ограниченных задуговыми хребтами. Они развиваются в ответ на тектонику растяжения из-за рифтинга существующей островной дуги.

Зона Бениоффа или зона Вадати-Бениофф : это плоскость, которая опускается под доминирующую плиту, где происходит интенсивная вулканическая активность, которая определяется местоположением сейсмических событий ниже дуги. Землетрясения происходят от поверхности до глубины ~ 660 км. Падение зон Бениоффа колеблется от 30 ° до почти вертикального.

Океанский бассейн может образовываться между окраиной материка и островными дугами на вогнутой стороне дуги. Эти бассейны имеют земную кору либо океаническую, либо промежуточную между нормальной океанической корой и корой, типичной для континентов; тепловой поток в бассейнах выше, чем в обычных континентальных или океанических областях.

Некоторые дуги, такие как Алеутские острова, переходят латерально в континентальный шельф на вогнутой стороне дуги, в то время как большинство дуг отделены от континентальной коры.

Движение между двумя литосферными плитами объясняет основные особенности активных островных дуг. Островная дуга и небольшой океанический бассейн расположены на вышележащей плите, которая встречается с нисходящей плитой, содержащей нормальную океаническую кору вдоль зоны Бениоффа. Резкий изгиб океанической плиты вниз образует желоб.

Вулканические породы в островной дуге

Обычно существует три вулканических серии, из которых сформированы типы вулканических пород, встречающихся в островных дугах:

• В толеитовые серии - андезитобазальты и андезиты .
• Известково-щелочной серии - андезиты.
• Щелочная серия - подгруппы щелочных базальтов и редких, очень высококалиевых (т. Е. Шошонитовых ) лав.

Эта вулканическая серия связана с возрастом зоны субдукции и глубиной. Толеитовая магматическая серия хорошо представлена ​​над молодыми зонами субдукции, образованными магмой с относительно небольшой глубины. Известково-щелочная и щелочная серии видны в зрелых зонах субдукции и связаны с магмой больших глубин. Андезит и андезибазальт являются наиболее распространенными вулканическими породами в островной дуге, что указывает на известково-щелочные магмы. Некоторые островные дуги имеют распределенные вулканические серии, что можно увидеть в системе японской островной дуги, где вулканические породы меняются от толеитовых - известково-щелочных до щелочных по мере удаления от желоба.

В дуговом магматизме участвуют несколько процессов, которые приводят к появлению большого спектра встречающихся составов горных пород. Эти процессы включают, помимо прочего, перемешивание магмы, фракционирование, изменение глубины и степени частичного плавления и ассимиляции. Следовательно, три вулканические серии приводят к широкому диапазону состава горных пород и не соответствуют абсолютным типам магмы или областям источников.

Список современных островных дуг

Примеры древних островных дуг

В некоторых местах были обнаружены остатки бывших островных дуг. В таблице ниже указаны некоторые из них.

Смотрите также

• Обратно-дуговая ванна
• Высокий остров
• Вулканическая дуга

использованная литература