Основные типы зон субдукции. Применение геофизических методов при изучении зон субдукции.

Тектоническое положение и основные виды субдукции.

Все современные зоны субдукции так или иначе связаны с тихим океаном. Их размещение закономерно.

Выделяют 2 главных тектонических типа зон субдукции:

1. Окраинно-материковый(океаническая под континентальной).

2. Океанический(океаническая под океанической).

Среди окраино-материкового типа выделяют 3 подтипа: Андский, Зондский,Японский.

Среди океанического выделяют марианский подтип.

Андский тип.

Самая протяжённая зона субдукции более 8 тыс. км. Здесь субдуцирует молодая литосфера. Соответственно субдукция пологая. На континентальном крыле происходит интенсивное газообразование. Мощность континентальной коры достигает 75 км. В тыловой части континента проявляется всбросо-надвиговые деформации обуславливаемые горизонтальными напряжениями со стороны океана.

Зондский тип.

Напоминает Андский, но в отличии от него здесь океаническая литосфера более древняя – субдукции крутая. Мощность коры меньше. Структура находится под водой. Присутствует взбросово- надвиговые деформации.

Японский тип.

Представляет собой островные дуги(субдукция по островной дуге). Дуни относятся к континентальному типу. Развивается глубокий задуговой бассейн.

Марианский тип.

Взаимодействуют 2 океанические литосферные плиты. Субдукция на поверхности пологая, а затем наклон резко увеличивается вплоть до вертикали. Относятся сюда же Кермадек-Тонга, Мариан, Идзу-Бонинская.

Условные обозначения к рисунку зоны субдукции.1- краевой прогиб, 2- глубоководный желоб, 3- для окраинно-континентального типа- Береговой хребет, для Японская и Марианская невулканическая дуга, 4- для Анд и зонд- фронт осадочного бассейна, для сн и мар- междуговые бассейны, 5- для анд и зонд главные вулканические хребты, для сн и мар- вулканическая островная дуга, 5а- для анд всбросо-надвиговая деформация, 6- для анд и зонд –тыловой бассейн, или краевой прогиб; для яп и маар задуговой бассейн.

Геофизические поля над зонами субдукции.

Геофизические материалы в комплексе позволяют приобрести непосредственно информацию о строении зон субдукции. Преобладают сейсмические материалы.

Сейсмопрофилирование- позволяет получить структурный профиль субдукции до глубины несколько десятков километров.

Сейсмическая томография- позволяет проследить погружение литосферной плиты до границы с ядром.

Очень важную информацию дают сейсмические методы. С их помощью изучаются очаги землетрясений, которые возникают в верхней части зоны субдукции(глубина несколько сотен км). Эти очаги образуют наклонные сейсмофокальные зоны вдоль субдуцирцющей плиты(зона беньофа).

Гравиметрические методы – к глубоководным желобам сильно приурочены отрицательные аномалии Буге от 100 – 300 мГал. Над висячим крылом зон субдукции приурочены интенсивные положительные аномалии Буге до 300 милиГал. Аномалии + 40 + 60 мГал приурочены к краевому валу.

Данные магнитометрии – если относительно спредингового хребта аномалия расположена параллельно, то относительно конвергентной границы аномалия секущая. Перед началом субдукции наблюдается менее интенсивная аномалия магнитного поля. Это объясняется размагничиванием породы следствии деформации сжатия.

Геотермальные исследования- есть зональность. По мере погружения литосферной плиты отмечается повышенная теплота потока. С того момента как плита достигает астеносферы образуется магматический очаг – высокая теплота потока.

Зоны Беньофа.

Наклон сейсмофокальной зоны, который прослеживается вдоль субдуцирцющей литосферы. Зона Водати- Заварицкого- Беньофа.

Глубинность зон Беньофа. Погружение литосферной плиты до определенной глубины порождает упругие колебания, а затем продолжается как сейсмический процесс. Глубинность зоны находится в прямой зависимости от возраста субдуцирующей литосферы. Литосфера с большим возрастом обладает большой мощностью и плотностью. Субдуцирующая литосфера(120- 150 млн лет) порождает очаги колебаний до глубины 600-650 км. К примеру марианский тип. Нарушают эту зависимость скорости субдукции. При высоких скоростях(9-10 см/г и более) субдуцирующая литосфера даже относительно молодая(40-80 млн лет) сохраняет упругие свойства до глубины 600 км.(Камчатка). И наоборот, при низких скоростях (2-3см/год) достаточно зрелая литосфера становится асейсмичной(т.е. теряет упругие свойства) на глубине 300 км(Малые Антилы). Глубинность зоны Беньофа очень изменяется от одной зоны к другой и по простиранию одной и той же зоны. Вертикальное распределение сейсмических очагов в зоне Беньофа варьирует. Их максимальное количество в верхней части зоны(за счёт непосредственного контакта 2 литосферных плит), затем их количество резко убывает по экспоненте до глубины 250 – 300 километров. Затем снова увеличивается, но не так сильно.

Наклон зоны Беньофа изменяется с глубиной и она приобретает свой профиль. Вероятнее причина неравномерного нарастания наклона сейсмофокальной зоны считается уплотнение субдуцирующей литосферы из за фазовых переходов. На глубине 40-60 километров габбро переходят в эклогиты, в соответствии с этим плотность увеличивается на 20%. На глубине 250-300 километров наблюдается переход оливина в шпинель(кубическая сингония). На этих глубинах происходит наиболее существенный наклон зоны Беньофа. На подходе к нижней мантии профиль зон Беньофа выполаживается.