СУДЬБА ОТЛОЖЕНИЙ В ЗОНАХ СУБДУКЦИИ

Океаническое дно закрыто осадком до 1 км толщиной (в зависимости от возраста) в результате медленного накопления известковых и силикатных биогенных оозов (calcareous and siliceous biogenic oozes), переслоенных тонкими глинами, которые привнесены в центральную часть океанов. При наличии близлежащих континентов могут накопиться более толстые слои из обломочных отложений, введенных дельтами и мутьевыми потоками и перераспределенные сильными донными течениями. Рано или поздно этот осадки окажутся в зоне субдукции. Что случается с ними? Соскребутся ли они или утонут в зоне субдукции? Если произойдет последнее, погрузятся ли они в мантию или переработаются в магмы островной дуги? Баланс показывает следующее:

Фактически субдукция похожа на полотно конвейера, перед которым поставили препятствие и на котором едет много мусора. Какой-то материал продавливается в ослабленной зоне, похожей на щель, какой-то притормаживается. И это отношение нырнувшего и скопившегося материала сильно зависит от конкретных ситуаций:
(1) Простейшие островные дуги – никако соскребывания (аккреции) седиментов

Во внутриокеанических островных дугах типа Марианских островов нет никакой поставки осадочного материала с континента (он попадает в ловушку бассейна back-arc), а сама дуга производит только незначительное количество вулканического пепла (извержения базальтов и не сильны) – это лучший пример дуги такого типа. Другим примером такой дуги может быть Курильская островная дуга. Большинство осадков, достигаищих зоны субдукции, представляют собой абиссальные оозы (abyssal ooze) и глины, отложенные на погружающейся океанической плите (по крайней мере 0.5 км толщиной согласно возрасту коры). Предролагали, что эти глубоководные донные илы были соскоблены и сформировали аккреционарный клин в передней дуге fore-arc. Однако драгированиеи и бурение в Марианской forearc и желобе показали, что здесь слишком мало осадка и он полностью отсутствует в Марианском желобе. Все же в течение 40 Ма, начиная с существования островодужной системы, до 40 км ³ осадков на единицу длины дуги должны быть соскоблены с субдукцирующегося куска плиты (который субдукцируется со скоростью 10 см/год).
Осадок должен быть субдуктирован - но как? Ответ, кажется, нашелся, так как субдукция здесь очень крутая, почти вертикальная. Это заставляет развиваться горстам и грабенам. Отложения были соскоблены с горстов в грабены, так как океаническаяская литосфера искажена (это может быть хорошим местом для захоронения ядерных отходов). Фактически океаническая кора попадает в гигантскую терку в зоне дуги и forearc, и постепенно и медленно здесь происходит разрушение.

Однако геохимические исследования показали, что очень мало осадков фактически включается в формирование вулканической дуги, так что большая часть их будет рециклирована в более глубокой мантии. Возможно потому что кусок плит под Марианскими островами тонет в более низкой мантии, отложения могут быть драгированы туда же.

(2) Северная океаническая часть Чили: здесь нет никакох осадков в зоне субдукции.
Здесь поставка осадка также ограничена из-за засушливого климата. Многие из рек высоких Анд никогда не достигают океана, и в любом случае там мало наводнений (которые производят мутьевые потоки, пополняющие осадочные отложения океана). Также главные разломы, параллельные побережью, имеют тенденцию затруднять движение рек, формируя солончаковые озера, столь обычные в северной Чили.

Ситуация подобна таковой на Марианских островах, хотя угол падения субдукцирующейся плиты не столь большой. Некоторые геологи предлагают, что действие соскребывания с субдукцирующейся части плиты разрушило континентальный край северной части Чили и Перу и следствием этогот является непрерывное перемещение вулканической деятельности в восточном направлении. Поэтому палеозойские батолиты экспонированы прямо на побережье, очень близко к желобу.

Там где поставка осадочного материала немного выше, желоб частично заполнен осадком. Часть этого осадка может соскоблена. Но бурение в Среднем Американском Желобе (Middle America Trench) позволили предположить, что глубинные донные осадки все еще субдукцируются (мягкие оозовые илы действуют как смазка)

(3) Южная Чили и Аляска: высокий вклад донных осадков
Здесь климат умеренный и влажный. Обилие рек, некоторые из них происходят от ледников. Обычны наводнения. Высокая норма осадков, поставляемых в океан. Поставка осадка еще выше в течение плейстоцена (и не было времени переработать их в зоне субдукции).

Результатом является то, что большое количество осадков снесено в желоб. Желоб быстро заполнился ими. Вес осадка фактически погрузил плиту, увеличивая угол падение под континентальный край).
С более мелким наклоном погружения и отсутствием горстов и грабенов осадок соскобливается. Это видно на материалах непрерывного сейсмического профилирования (reflection profiles). Наслоение отложений исчезает по мере приближения к континенту. Появляется трастинг. Более молодые отложения прогрессивно уходят под плиту. Если нормы отложения осадков высоки (по случаю нахождения в высоких северных/южных широтах), это может привести к боковому росту континентов. Процесс называется субдукционной аккрецией, а структуры называют Аккреционными Призмами. Их особенности показаны ниже:

(4) Характеристики Аккреционных Клинов/Призм
Боковой континентальный рост за счет субдукциональной аккреции зависит (a) от поставки материала из океана, и (b) поставки осадка с континента. Эти два фактора могут изменяться в большом диапазоне.

(a) Материал, аккретированный из океанов
Океанское дно не идеально ровное. Изучение карты Тихоокеанского дна показывает, что дотретичное океаническое дно значительно более грубое, чем третичное. Здесь существовали большие океанические плато, несейсмические хребты, очаги островных дуг из-за мантийных плюмов, которые активизировались здесь в позднем мелу (120 - 80 Ма). Многие из этих прошлых структур увенчаны карбонатными банками, потому что они были выше глубины компенсации карбоната (the carbonate compensation depth- CCD) намного дольше, чем нормальное океаническое дно.

Неровный океанический этаж вероятнее всего будет соскоблен как только достигает зон субдукции в активных континентальных краях. Этот материал станет смесью мафических пород (измененный к амфиболиту) связанных с зонами толстых известняков (мраморов) или мягкими карбонатно-силикатными оозовыми сланцами ("cypoline schists") и кремнями lithified cherts. Большие океанские структуры типа плато и дуг могут "душить" зону субдукции, создавая продвижение задней части зоны субдукции на океан и оставляя офиолиты (например комплекс Troodos на Кипре). Однако нормальное океаническое дно, которое является ровным и холодным, не может быть соскоблено целиком (и будет конвертировано в эклогиты и обеспечит силу напряжения плиты slab-pull force ), так что мягкие carbonate-siliceous оозы не будут полностью сособлены.

(b) Осадочный материал с континентов

Он в основном доставляется реками, кормящими активные континентальные края Атлантики, Индийского океана и вокруг Антарктиды/Австралии.

Верхнем палеозое и раннем мезозое южные континенты формировали часть Гондваны - очень большого континента. Кроме того большая часть Гондваны была обрамлена активными границами с зонами субдукции. Эти края были обрамлены рельефом (существующие высокие Анды не были типичны, они вызваны миоценовой деформацией и подъемом). Так что весьма вероятно, что очень большие реки сбрасывали много осадоков на субдукцирующуюся плиту и осадок спрессовывался к континентальному краю (он теперь выставлен в южной части Чили как порода палеозойского возраста (сформировался до магматического цикла, относяцегося к Андам) и на островах южной Новая Зеландии. Эти осадки также замечены на Аляске в старых горных поясах( их назыают -Flysch).

По сравнению с частично-lithified материалом, соскобленным от океанской плиты материал, поступивший с континента, представляет собой не lithified обломочный материал. Эти два типа осадков смешиваются тектонически и сильно деформируются (интерфейс субдукции позволяет переработать тысячи км относительного движения только в несколько десятков Му, что гораздо больше чем при континентальной коллизии), так что большинство пород из этой окружающей среды имеет сильное расплющивание (strong penetrative foliation) и линейный вид ткани (см. New Harbour Group, Anglesey) и конец при тектонике смешения - линзы океанических пород в деформированном мягком осадке -меландж.

Поскольку мягкий влажный осадок, грейвакковый сланец (greywacke-shale), непрерывно подныривает под клин аккреции, он нагревается очень медленно. Вода прогрессивно изгоняется. Горячая вода растопляет кварц из песчаных отложений и выносит его на более высокие уровни в виде гидротермальных кварцевых жил. Потому что подныривание - непрерывный процесс, поступление осадков и возникновение кварцевых жил становятся прогрессивным и очень сильно видоизменяется с глубиной. Может возникнуть почти милонитоподобная (mylonite) ткань. Секущие кварцевые жилы пытаются быть суб-параллельными фолиации(расплющиванию) и создается очень характерный тип пород. Много десятков или даже сотен километров ''новой'' коры могут срастись с континентальным краем этим способом.

Может произойти эрозия верхней части клина аккреции и более молодые отложения, депонированные на поверхности бассейнах передней дуги fore-arc могут также деформироваться, но в значительно меньшей степени (возможно South Stack Series, Anglesey могут представлять породы бывшей fore-arc).


ТЕРРЕЙН
Первоначально это слово было жаргонным в научном сообществе и использовалось для обозначения группы пластов и автохтонных массивов, но теперь этот термин очень широко распространен и используется в интерпретации геологических отношений во многих частях мира применительно к породам различных возрастов. Он указывает на тектонику плит и ее возможность перемещать доли континентальной или океанической коры(например океанские плато) на много тысяч километров только за несколько десятков миллионов лет (Му), а поскольку плиты могут изменить свое направление движения (наглядный пример –петля в Гавайской цепи), это может привести к состыковке частей коры с абсолютно разной геологической историей. Так что за этим стоит не только столкновение главных континентов (например Индии и Азии) но также и явления много меньшего масштаба. В частности большие трансформные разломы могут транспортировать разные доли коры на расстояния более 1000-и км (например разлом Сан Андреас). Конечно террейны обычно ограничены разломами или трастом.

В разное время под террейнами понимали следующее:

"Ограниченный разломами пакет страт, который имеет геологическую историю, отличную от смежных геологических единиц"

Howell, 1989, разделил террейны на:
(1)Стратиграфические - фрагменты континентов
(2) фрагменты отпавших континентальных краев
(3) фрагменты вулканической дуги
(4) фрагменты океанских бассейнов

Однако также была распространена генетическая терминология:
Экзотические, Сомнительные, Перемещенные и Сраставшиеся (Exotic, Suspect, Displaced or Accreted) террнейны, что подразумевает что группа пластов транспортирована на некоторое расстояние от ее первоначальной позиции.

Pericratonic – этот террейн содержит осколки кратона и сформирован при утоньшенной континентальной коре.

Террейны иногда описывают в терминах тектонических ассамбляжей, которые являются стратиграфическими единицами, сформированными в актуальных тектонических образованиях типа островных дуг или условиях океанического дна. Террейн может состоять из одного или более тектонических ассамбляжей.