Co to jest subdukcja?

Ilustracja przedstawiająca wiele różnych mechanizmów strefy subdukcji. Użytkownik Wikimedia Commons MagentaGreen/ na licencji CC BY-SA 3.0

Subdukcja, po łacinie „przenoszone pod”, to termin używany dla określonego typu interakcji płyt. Dzieje się tak, gdy jedna płyta litosferyczna spotyka się z drugą, to znaczy w strefy zbieżne — a gęstsza płyta opada w płaszcz.

Jak zachodzi subdukcja

Kontynenty składają się ze skał, które są zbyt wyporne, aby można je było przenieść na głębokość większą niż około 100 kilometrów. Tak więc, gdy kontynent spotyka się z kontynentem, nie zachodzi subdukcja (zamiast tego płyty zderzają się i gęstnieją). Prawdziwa subdukcja zdarza się tylko w litosferze oceanicznej.

Kiedy oceaniczny litosfera styka się z litosferą kontynentalną, kontynent zawsze pozostaje na szczycie, podczas gdy płyta oceaniczna subduktów. Kiedy spotykają się dwie płyty oceaniczne, starsza płyta subduktów.

Litosfera oceaniczna tworzy się gorąca i cienka na grzbietach śródoceanicznych i staje się gruba, gdy coraz więcej skał twardnieje pod nią. Oddalając się od grzbietu, ochładza się. Skały kurczą się w miarę ochładzania, więc płyta staje się gęstsza i znajduje się niżej niż młodsze, gorętsze płyty. Dlatego, gdy spotykają się dwie płyty, młodsza, wyższa płyta ma krawędź i nie tonie.

Płyty oceaniczne nie unoszą się na astenosferze jak lód na wodzie — są bardziej jak kartki papieru na wodzie, gotowe do zatonięcia, gdy tylko jedna krawędź może rozpocząć proces. Są grawitacyjnie niestabilne.

Gdy płyta zaczyna subdukować, grawitacja przejmuje kontrolę. Opadająca płyta jest zwykle określana jako „płyta”. Tam, gdzie subdukowane jest bardzo stare dno morskie, płyta spada prawie prosto w dół, a tam, gdzie subdukowane są młodsze płyty, płyta opada pod niewielkim kątem. Uważa się, że największą siłą napędową jest subdukcja w postaci grawitacyjnego „ciągu płyty”. Płyty tektoniczne .

Na pewnej głębokości wysokie ciśnienie zmienia bazalt w płycie do gęstszej skały, eklogitu (czyli a skaleń - piroksen mieszanina staje się granat -piroksen). Sprawia to, że płyta jeszcze chętniej schodzi w dół.

Błędem jest wyobrażanie sobie subdukcji jako meczu sumo, bitwy płyt, w której górna płyta zmusza dolną w dół. W wielu przypadkach jest to bardziej jak jiu-jitsu: dolna płytka aktywnie tonie, gdy wygięcie wzdłuż jej przedniej krawędzi działa do tyłu (cofanie płyty), tak że górna płytka jest faktycznie zasysana przez dolną płytkę. To wyjaśnia, dlaczego w górnej płytce w strefach subdukcji często występują strefy rozciągania lub rozszerzenia skorupy ziemskiej.

Rowy oceaniczne i kliny akrecyjne

Tam, gdzie płyta podwodna wygina się w dół, tworzy się głęboki wykop. Najgłębszym z nich jest Rów Mariański, znajdujący się na głębokości ponad 36 000 stóp poniżej poziomu morza. Rowy wychwytują dużo osadów z pobliskich mas lądowych, z których znaczna część jest sprowadzana wraz z płytą. W około połowie wykopów na świecie część tego osadu jest zdrapywana. Pozostaje na wierzchu jako klin materiału, znany jako klin akrecyjny lub pryzmat, jak śnieg przed pługiem. Powoli wykop jest wypychany w morze, gdy górna płyta rośnie.​

Wulkany, trzęsienia ziemi i Pacyficzny Pierścień Ognia

Po rozpoczęciu subdukcji materiały na wierzchu płyty – osady, woda i delikatne minerały – są przenoszone wraz z nią. Woda, gęsta z rozpuszczonymi minerałami, unosi się do górnej płyty. Tam ten chemicznie aktywny płyn wchodzi w energetyczny cykl wulkanizmu i aktywności tektonicznej. Proces ten tworzy wulkanizm łukowy i jest czasami znany jako fabryka subdukcji. Reszta płyty opada i opuszcza królestwo tektoniki płyt.

Subdukcja tworzy również jedne z najpotężniejszych trzęsień ziemi na Ziemi. Płyty zwykle subdukują się w tempie kilku centymetrów rocznie, ale czasami skorupa może się sklejać i powodować naprężenia. To przechowuje energię potencjalną, która wyzwala się jako trzęsienie ziemi, gdy pęknie najsłabszy punkt wzdłuż uskoku.

Trzęsienia ziemi subdukcji mogą być bardzo silne, ponieważ błędy występują wzdłuż i mają bardzo dużą powierzchnię do akumulacji naprężeń. Na przykład strefa subdukcji Cascadia u wybrzeży północno-zachodniej Ameryki Północnej ma ponad 600 mil długości. Trzęsienie ziemi o sile ~9 stopni miało miejsce wzdłuż tej strefy w 1700 r., a sejsmolodzy sądzą, że obszar ten może wkrótce zobaczyć kolejne.

Wulkanizm wywołany subdukcją i aktywność trzęsień ziemi często występują wzdłuż zewnętrznych krawędzi Oceanu Spokojnego w obszarze znanym jako Pacyficzny Pierścień Ognia. W rzeczywistości obszar ten widział osiem najpotężniejszych trzęsień ziemi, jakie kiedykolwiek zarejestrowano i jest domem dla ponad 75 procent aktywnych i uśpionych wulkanów na świecie.

Edytowany przezBrooks Mitchell