 | СУБДУКЦИОННАЯ ЗОНА |
|
Oceanic plate stratigraphy |
Bedded chert Triassic-Jurassic bedded chert in the Mino-Tanba Belt (Jurassic accretionary complex) in Unuma, Gifu Prefecture, central Honshu. The orange scale is 55 cm long |
Crystalline schist - Crystalline schist in Nagatoro, Saitama Prefecture, central HonshuThis high-pressure type metamorphic rock is in the Sanbagawa Belt. The rock in the photo is stilpnomelane phyllite, characterized by fine folded schistosity |
|
Referred to Yokoyama et al. (editors), 1992 and Hasegawa et al., 2010. |
|
|
|
This melange is involved in the formation of the Shimanto Belt (accretionary complex). |
TurbiditeAlternating beds of sand and mud at Gyodosaki (Cape Gyoto) in Kochi Prefecture (Shimanto accretionary complex).Turbidite refers to sediments conveyed by turbidity currents. Alternating beds of sand and mud are formed by which sand is intermittently provides on mud continuously deposited. This sand provision results from turbidity currents triggered by earthquakes and storms |
from - http://www.geol.ucsb.edu/faculty/hacker/geo102C/lectures/part13.html |
"Warm" subduction zones--a result of slow subduction and/or young subducted lithosphere and "cold" subduction zones-- a result of rapid subduction and/or old subducted lithosphere, have different thermal regimes, dehydration depths, mantle wedge temperatures and circulation, and styles of volcanism |
A model "warm" subduction zone is Nankai |
|
A model "cold" subduction zone is Tohoku |
|
Recall that the characteristic diffusion distance for a thermal pulse to move over a 1 Ma time frame is ~5 km. This is an average movement rate of 5 km/Ma. Thus, a steady state thermal regime cannot be disturbed by advection that is slower than this, because the thermal diffusion is able to "iron out" the effects of diffusion. If, however, the advection rate is faster, the thermal regime will be disturbed, and, in the case of subduction zones, will lead to an inverted thermal gradient. This ratio between the effects of conduction and advection is called the Peclet number.The subducted crust and mantle contains a heterogeneous distribution of hydrous metamorphic minerals. These minerals break down during subduction, producing fluids that reach the mantle wedge and cause melting of the mantle peridotite (the introduction of H2O lower the solidus |
In China, the wedge shape of the HP-UHP rocks, the structural geology, and geochronology imply that the subducted continental margin had a shape like a wedge or Florida |
http://www.glgarcs.net/intro/subduction.html
Japan in a subduction zone:
Volcanoes, earthquakes, and mountain building are major characteristics of the Japanese Islands in an active continental margin, which are closely related to plate subduction
Японские острова расположены в северо-западном крае Тихого океана и окружены границами 4-х плит. Большинство этих границ имеет сходящийся тип коллизии плит и зоны субдукции, однако, когда обе плиты континентальны, ни одна из этих плит не подныривает под другую из-за их большой толщины и низкого и равного удельного веса.
Сходящиеся границы характеризутся движением коры, создающим геоморфологический и геологический комплекс структур, типы деформаций, вулканизм, землетрясения, горные сооружения и метаморфизм.
В зоне субдукции субдуцирующаяся плита формирует глубоководный желоб и параллельную ему область подъема, именуемую как вулканическая островная дуга или дуга континента, потому что это- изогнутая цепь островов/вулканов. Континентальная дуга формируется по океанско-континентальной границе плит без морей между дугой и континентом.
Аранжеровка большинства форм рельефа, распределение вулканов и геологических поясов и террейнов в Японии параллельна глубоководным желобам, указывая на то, что островные дуги были близко связаны с желобами, поэтому эту систему называют arc-trench system, которая характеризуется:
1. соответствием очертаний суши в системе ocean–trench–arc–marginal sea (backarc basin)–continent
2. сейсмичность, встречающаяся в глубинах ≥70 км
3. вулканизм
4. аккреционная призмаи метаморфические породы, произведенные субдуцирующейся плитой
Область вокруг Японии состоит из четырех главных островов (Хоккайдо, Хонсю, Сикоку, и Кюсю), Курильских островов, простирающихся на Хоккайдо, о-вов Izu-Bonin (Ogasawara) на юге от области центрального Хонсю, и островов Нансей, расположенных к юго-западу от Кюсю. В сторону Тихого океана параллельно этим островам тянутся желоба: с севера на юг - Курильский желоб, Японский желоб, желоб Izu-Bonin, трог Нанкай и желоб Рюкю. Малые троги Suruga и Sagami расположены на западных и восточных сторонах полуострова Izu. Трог Suruga соединяется с трогом Nankai. Желоба и троги – это узкие подводные депрессии более (желоба) и менее (троги) 6000 м глубиной.
Японские острова являются пограничной областью на краю Tихого океана, Филиппинского моря и в зоне схождения плит Северной Америки и евразийского континента. Океанические плиты и плита Филиппинского моря субдукцируются под желобами и трогами.
Тихоокеанская плита уходит под Охотоморскую под Курилами и по Японскому желобу и под плитой Филиппинского моря по трогу Izu-Bonin. Пластина Филиппинского моря спускается под Еевразийский континент по трогам Suruga-Nankai и желобу Рюкю (Ryukyu).
Охотское, Японское и Восточно-Китайское моря расположены между островами и континентом как краевые задужные моря. Филиппинское море окружено Филиппинскими островами, Tайванем, островами Nansei, юго-западной Японией, островми Изи-Бонин, и Марианскими островами. Это море состоит из бассейна Сикоку и филиппинского бассейна, геоморфологически отделенных от северо-западного Тихоокеанского бассейна.
Хотя Филиппинское море соответствует океанской стороне (стороне forearc) юго-западной Японии и дуги Ryukyu, это все же краевое море (backarc сторона) дуг Izu-Bonin и Марианской.
Пять островных дуг расположены вокруг Японии с севера на юг. Это Курило-Камчатская , дуга северо-восточной Японии, Izu-Bonin, дуга юго-западной Японии, и дуга Ryukyu. Курильская дуга имеет коллизию с северо-восточной дугой Японии в центральном Хоккайдо. Северо-восточная дуга Японии встречается с юго-западной дугой Японии в центральном Хонсю. Дуга Izu-Bonin сталкивается с этими двумя дугами здесь же, в центральном Хонсю. Юго-западная дуга Японии встречается с дугой Ryukyu в центральном Кюсю. В этих областях, в зоне коллизии «дуга-дуга» меняетмя направление простирания цепей островов и их структур и происходят геоморфологические и геологические усложнения структур.
Каждая дуга сопровождается своим параллельным трогом или желобом: Kuril Arc–Kuril Trench, Northeast Japan Arc–Japan Trench, Izu-Bonin Arc–Izu-Bonin Trench, Southwest Japan Arc–Nankai Trough, и Ryukyu Arc–Ryukyu Trench. Эти желоба разделены на два ряда согласно их непрерывности. Первый ряд - линия Курильский, Японский и Izu-Bonin желоба. Вторая линия трог-желоб Nankai и желоб Ryukyu. Поэтому симтема «дуга-желоб» в Японии классифицируется как две системы: восточная Япония образована системой дуг Курил, северо-восточной Японии и дугой Izu-Bonin.
Западная система включает юго-западную Японию и дугу Ryukyu. Tектонизм и вулканизм в восточной и западной системе дуг Японии регулируется движением Тихоокеанской плитыи движением плиты Филиппинского моря соответственно.
Хотя мелкофокусные землетрясения происходят во многих местах на Земле, землетрясения, центры которых расположены на глубиных больше чем 70 км, случаются только в зонах субдукции. Центры этих землетрясений распределены с увеличивающейся глубиной и постоянным углом наклона, начиная от района желоба до островной дуги. Эту зону называют зоной Wadati-Benioff, которая соответствует ведущему краю спускающейся плиты.
Распределение эпицентров вокруг Японии параллельно двум рядам желобов (восточная система Японской дугии западная система Японской дуги).
В зоне субдукции сформированы аккреционные призмы, которые начинаются от берега в сторону желоба и состоят из базальта ерединно-океанского хребта, океанических осадков и осадков, пснесенных с берега и депонированный в желобе.
Океаническая плита, движущаяся от серединно океанического хребта к желобу, стратифицирует аккреционную призму следующим образом: в основании - базальт, составляющий океаническую кору, морские осадки (черт -кремень), хеми-пелагические (hemipelagic) осадки (siliceous mudstone), и терригенные осадки, включающие глинистые сланцы (mudstone) и песчаники, которые внесены в желоб. Так как океаническая плита спускается, океанские отложения и базальт соскребаются с пластины, сомаются, смешиваются и превращаются в меланж, включающий фрагменты пород всех размеров в грязеподобной матрице зеркала скольжения (sheared muddy matrix). Эти куски добавляются к береговому борту желоба к более старшими аккреционным призмам вместе с терригенными осадками (турбидитами) как поддвиг(underthrusting).
Аккреционные призмы интенсивно свернуты в складки и разбиты разломами тектоническими силами. Таким образом, они характеризуются чрезвычайно деформированным залеганием, содержащим смешанные породы, полученные с суши и океана, при этом верхняя аккреционная призма старше тех, что залегают глубже (однако, верхний слой моложе чем более низкий слой в пределах каждой аккреционной призмы, ограниченной разломами).
Аккреционные призма хорошо развиты в троге Nankai Корыте, но не очень выраженно в желобах Курильском, Японском и Izu-Bonin.
Аккреционный комплекс определяется как аккреционная призма, сформированная вдоль более древних желобов. Основание Японских островов состоит главным образом из аккреционных комплексов, сформированных от перми до третичного времени. Эти комплексы распределены зонально, особенно в юго-западной Японии, возраст их становится старше к континенту. Эти особенности указывают, что дуги Японских островов были сформированы в зонах субдукции.
МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ
Метаморфические породы, найденные в островных дугах и некоторые из них распределены в зонах регионального метаморфизма. Породы, которые тянутся в глубину субдуцирующейся пластиной, изменены высоким давлением и низкой температурой. Под островными дугами преобладает низкое давление и высокая температура от поднимающейся магмы, что и определяет тип метаморфизма. Оба типа зон характеризуют желоб. Породы вокруг магмы на относительно мелких глубинах также преобразованы при контактном метаморфизме.
В Японии две разных метаморфических зоны находятся в парах: пояс Ryoke (низкое давление и высокотемпературный метаморфизм тип) и пояс Sambagawa Пояс (большое давление и низкотемпературный метаморфизм). Это одна из характеристик в зоне субдукции. Другой вид субдукции в западной Америке, где пояс Сьерра-Невады (низкое давление и высокий температурный тип) и Franciscan Belt (большое давление и низкотемпературный тип метаморфизма) - другой пример вне Японии. Парные зоны, состоящие из различных метаморфических типов, как полагают, отражают субдукцию океанической плиты во время метаморфизма.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ ОСТРОВНОЙ ДУГИ
Геология областей, которые были в зоне субдукции, включает все от стороны желоба: аккреционные комплексы и метаморфические породы, переднедужные (forearc) отложения, вулканические породы, и задужные ( backarc) отложения. Формации и породы Японии имеют характеристики зон субдукции.