Subductiezones zijn enkele van de meest dynamische en gevolggevende kenmerken op Aarde. Ze vertegenwoordigen de primaire motor van platentektoniek, waar de ene lithosfeerplaat onder de andere glijdt en afdaalt in de mantel. Dit proces drijft de interne recycling van de planeet, genereert de grootste aardbevingen, brandstof boog vulkanisme, en bouwt een aantal van de meest dramatische landvormen op het oppervlak, van diepe oceaan geulen tot torenhoge bergketens. Het begrijpen van subductiezones is essentieel niet alleen voor het grijpen van aardse geologische verleden en heden, maar ook voor het beoordelen van natuurlijke gevaren die miljoenen mensen bedreigen die nabij convergente plaatgrenzen leven. Dit artikel onderzoekt de mechanica van subductie, de diverse geologische kenmerken die het creëert, en zijn diepgaande rol bij het vormen van landvormen van miljoenen jaren.

Wat zijn subductiezones? De mechanica van het platenverbruik

Subductiezones komen voor bij convergente plaatgrenzen waar twee tektonische platen naar elkaar toe bewegen. Omdat het totale oppervlak van de Aarde constant blijft, moet de botsing worden opgevangen door een plaat die terugzonk in de mantel. De aflopende plaat is bijna altijd een oceaanplaat dicht, koud, en bestaat voornamelijk uit basalt .. waardoor het kan worden gedreven onder een lichtere plaat, die kan worden hetzij oceanisch of continentaal. Het punt waar de aflopende plaat begint zijn neerwaartse reis wordt gemarkeerd door een diepe oceaan geul.

De duikplaat zinkt onder hoeken variërend van ondiepe (ongeveer 25 graden) tot steil (bijna verticaal), afhankelijk van factoren zoals de leeftijd en dichtheid van de plaat en de snelheid van de convergentie. Als de plaat daalt, ervaart het toenemende temperatuur en druk, waardoor de uitstoot van water en andere vluchtige stoffen uit gehydrateerde mineralen. Deze vloeistof afgifte verlaagt het smeltpunt van de overhangende mantel wig, het genereren van magma dat stijgt om vulkanische boog voeden op de overheerlijke plaat. Subductie zones ook enorme seismische stress; de gesloten interface tussen de twee platen kan slaan elastische spanning voor eeuwen voordat het vrijgeven van het in megathrust aardbevingen.

Belangrijkste drijfkrachten van de subductie

Subductie is geen passief proces; het wordt aangedreven door twee primaire krachten. [Slab pull[] komt voor omdat de koude, dichte oceanische lithosphere gravitatie onstabiel is ten opzichte van de onderliggende asthenosfeer. Als de plaat zinkt, trekt het de rest van de plaat erachter, waardoor plak de dominante kracht in plaattektonieken trekt. Slab zuigkracht[] verwijst naar de stroom in de mantelwig veroorzaakt door de zinkende plaat, die verder de platen samen kan trekken. Ridge push, de kracht van verhoogde mid-oceanische ribbels, draagt ook bij maar is secundair aan plaktrek. Ongeveer 90% van de drijvende kracht voor plaatbeweging komt uit plaktrek, waarbij de centrale rol van subductie in het wereldwijde tektonische systeem wordt benadrukt.

Soorten subductiezones

Subductiezones worden ingedeeld door de aard van de overheerlijke plaat. Oceanische-oceanische subductie treedt op wanneer een oceaanplaat onder een andere oceaanplaat duikt, die een loopgraaf en een eilandboog vormt .Bijvoorbeeld de Mariana Trench en Mariana Eilanden. [Oceanische-continentale subductie gebeurt wanneer een oceaanplaat onder een continentale plaat daalt, een loopgraaf produceert, een kustgebergte (een continentale vulkanische boog), en vaak een significante seismische gordel .Het klassieke voorbeeld is de subductie van de Nazca plaat onder de Zuid-Amerikaanse plate, die de Andesbergen heeft gebouwd.

Grote geologische kenmerken geproduceerd door subductiezones

Subductiezones zijn fabrieken voor het creëren van een breed scala van spectaculaire geologische kenmerken. Elk kenmerk komt uit een specifiek stadium of aspect van het subductieproces, van de eerste buigen van de plaat tot de uiteindelijke smelten en vulkaanuitbarsting.

Diepe beek

Het meest onmiddellijk voor de hand liggende kenmerk van een subductiezone is de diepe oceaantrog. Sleuven zijn lange, smalle V-vormige depressies op de zeebodem die de oppervlakteuitdrukking van de subductiegrens markeren. Ze zijn de diepste delen van de oceanen, vaak meer dan 6000 meter diep. De Mariana Trog[], gelegen in het westelijke deel van de Stille Oceaan, is het diepste bekende punt op aarde, die tot ongeveer 11.034 meter aan de Challenger Diep. Trenches vormen zich als de aflopende plaat naar beneden buigt, waardoor een flexurale gracht ontstaat. De buitenste helling van de loopgraan ervaart extensieve breuk, terwijl de binnenste helling (de bovenplaat) compressie is en vaak zwaar vervormd, en sedimenten die de downing plaat tot een accretionaire wigament krabbenen.

  • Filipijnse trog . . Een grote loopgraaf in de westelijke Stille Oceaan gevormd door subductie van de Filipijnse Zeeplaat en de Euraziatische plaat.
  • Tonga Trench
  • Peru-Chile Trench . . . Rent langs de westkust van Zuid-Amerika, waar de Nazca Plate subducts onder de Zuid-Amerikaanse Plate met een snelheid van ongeveer 7

Vulkanische Arcs

Parallel aan de loopgraaf en typisch ongeveer 100

De Cascade vulkanische Arc in de Pacific Northwest of the United States and Canada is een uitstekend voorbeeld van een continentale boog. Het omvat actieve vulkanen zoals Mount St. Helens, Mount Rainier en Mount Shasta, allemaal gevoed door de subductie van de Juan de Fuca plaat onder de Noord-Amerikaanse Plate. De 1980 uitbarsting van de berg St. Helens was een grimmige herinnering aan de kracht van subductie-gerelateerde vulkanisme. Aan de andere kant van de Stille Oceaan, de Japanse Archipel[] is een klassiek eiland boogsysteem gevormd door de subductie van de Pacifische Plate onder de Filipijnse Zee Plate en de Amuriaanse Plate.

Acretionaire wedges en voorbekkens

Niet alle materiaal van de neergaande plaat daalt af in de mantel. Als de oceaanplaat buigt en glijdt in de loopgraaf, sedimenten (vaak duizenden meter dik) worden afgeschraapt en op de overheerlijke plaat, die een wigvormige massa genaamd een accretionaire prisma[] of accretionaire wig vormen. Deze wig bestaat uit sterk vervormde en door stuwkracht ontregelde sedimentaire rotsen en fragmenten van oceanische korst. Na verloop van de tijd kan de accretionaire wig groeien, het bouwen van een complexe geologische structuur die boven zeeniveau kan stijgen als kustgebied. Landward van de accretionaire wig ligt de forearc bekken, een gebied van relatief lage reliëf die sedimenten verzamelt die uit de vulkanische boog worden geërodeerd. Het voor de bovenliggende bassige bassins is een belangrijk structureel element, dat vaak dikke sequenties van sedimentaire rotsen bevat die de geschiedenis van de subductiezone vastleggen.

Aardbevingsgebieden en Megathrusts

Subductiezones zijn de bron van de grootste aardbevingen op aarde, bekend als megathrust aardbevingen. Deze komen voor langs de vergrendelde interface tussen de subducterende en de imperatieve platen, genaamd de seismische zone. Stress bouwt als de platen proberen te bewegen langs elkaar maar worden vast door wrijving. Wanneer de verzamelde stress de sterkte van de fout overschrijdt, de platen glijden catastrofaal, waardoor energie vrij bij een massale aardbeving. De momenten van subductie zone aardbevingen kunnen bereiken 9,0 of hoger. De 2004 Sumatra-Andaman aardbeving (M9.1) en de 2011 Tohoku aardbeving (M9.0) uit Japan zijn verwoestende voorbeelden. De Tohoku aardbeving gegenereerd een tsunami die hoogtes van meer dan 40 meter, veroorzaken wijdverbreide vernietiging en het gevaar veroorzaakt door subductie zones.

Naast de mega-rotsen produceren subductiezones andere soorten aardbevingen: intraslab aardbevingen in de afdalende plaat (vaak diep, tot 700 km), en korstbevingen in de overheersende plaat. De wereldwijde verdeling van diepe aardbevingen brengt de subducterende platen in kaart, wat een driedimensionale afbeelding van de afdaling van de plaat oplevert.

Rol van de subductiezones in de ontwikkeling van landschappen

Het subductieproces is een primaire middel van landvorming over geologische tijdschalen. Het bouwt bergen, creëert eilanden, wijzigt kustlijnen, en vormt hele continentale marges. De volgende subsecties benadrukken de belangrijkste landvormingsprocessen.

Berggebouw (Ogenese)

Wanneer een oceaanplaat subducteert onder een continentale plaat, kunnen de drukkrachten de continentale korst verdikken, wat leidt tot de vorming van hoge bergketens. Echter, het meest dramatische berggebouw treedt op wanneer twee continentale platen botsen .. een proces dat is het einde stadium van subductie. Wanneer de oceanische lithosfeer tussen twee continenten volledig is gesubducteerd, de continenten zelf botsen, omdat continentale korst is te drijfend om subduct. Deze continent-continent botsing creëert immense berggordels, zoals de ]Himalaya[] en de Alps[]. De voortdurende botsing van de Indische plaat met de Euraziaanse plaat, die ongeveer 50 miljoen jaar geleden begon, heeft de hoogste pieken op aarde geproduceerd (waaronder de berg Everest (8,848 m). De Himalaya's stijgen nog steeds met een snelheid van ongeveer 5 mm per jaar, wat de aanhoudende kracht van subductie-gerelateerde of ogenese.

Vorming van eiland Arcs en Oceanische eilanden

In oceanische-oceanische subductie, de vulkanische boog komt boven de zeeoppervlak als een keten van eilanden . . een eiland boog. De Aleutiaanse eilanden in Alaska, de Marianas[, en de [Lesser Antillen[] in het Caribisch gebied zijn allemaal voorbeelden. Deze boog kan groeien over miljoenen jaren, met individuele vulkanen die zich op de zeebodem opbouwen door herhaalde uitbarstingen. Sommige vulkanen in eiland boog kan worden groot genoeg om grote landmassa's te vormen, zoals de ] Japanse eilanden[[[FLT:]], die een complexe collage van accreted bommen en oudere continentale fragmenten zijn. Eiland boog zijn ook plaatsen van rijke biodiversiteit en unieke ecosystemen, als een gevarieerde habitat die evolutionaire processen veroorzaken.

Veranderingen in kustgeografie en uplift

Subductiezones direct veranderen kustgeografie door middel van uplift, daling en sediment accumulatie. De compressie van de overheerlijke plaat kan kustopheffen veroorzaken, verhogen van mariene terrassen . . oude golf-gesneden platforms nu verheven boven zeeniveau. De kust van Chili toont prominente zeeterrassen die herhaalde uplift gebeurtenissen in de afgelopen miljoen jaar. In tegenstelling tot, delen van het forearc bekken kan ondergaan daling, het creëren van kustbembay's of verdieping offshore-bassin. Grote aardbevingen kunnen leiden tot plotselinge verticale verschuivingen van de kustlijn: de 2010 Maule aardbeving in Chili verhoogde delen van de kust met maximaal 2 meter, terwijl de 2011 Tohoku aardbeving veroorzaakte wijdverwijding van ongeveer 1 meter langs delen van de Japanse kust. Deze snelle veranderingen rehape harbors, wetlands, en menselijke infrastructuur.

Sediment Transport en Basin Formation

Subductiezones zijn grote spoelputten voor sediment. Rivieren die continentale interieurs afvoeren, brengen grote hoeveelheden sediment naar de loopgraaf, waar het ofwel is geaccreeerd of subducteerd.De forearc bekken[] verzamelt sediment afkomstig van de vulkanische boog en het continent, die belangrijke sedimentaire sequenties vormen die reservoirgesteenten voor olie en gas kunnen worden.De ]accretionaire wig[] zelf is een structureel complexe zone van vervormde sedimenten die zich kunnen ontwikkelen tot een kustgebergte, zoals de ]Barisan Range[ op Sumatra of de ]Olympische bergen[[] in Washington State, die grotendeels zijn gebouwd uit rotsen die de afgelopen 20 miljoen jaar zijn bebouwd.

Regionale voorbeelden van de ontwikkeling van de bodemvorm van de subductiezone

De Andes: Een Continental Arc Berggordel

De Andes zijn de langste continentale berggordel ter wereld, die zich uitstrekt over 7000 km langs de westelijke rand van Zuid-Amerika. Ze zijn een direct product van de subductie van de Nazca Plate onder de Zuid-Amerikaanse Plate. De Andes bestaan niet uit een enkele keten maar eerder uit een reeks parallelle bergketens (cordilleras) gescheiden door hoge plateaus en diepe valleien. De centrale Andes bevatten de Altiplano-Puna Plateau], het op een na grootste hoog plateau op aarde na Tibet, dat gevormd werd door korstdikte en mantelprocessen gerelateerd aan subductie. De Andes zijn vulkanisch actief, met meer dan 200 historisch actieve vulkanen, en ervaren frequente grote aardbevingen. De Andes berggordel blijft groeien als subductie en korstikale verkorting.

Japan: Een Complex Island Arc System

De Japanse archipel is een product van meerdere subductiezones. De Pacific Plate subducts onder het noordoosten van Japan, terwijl de Filippijnse Zee Plate subducts onder het zuidwesten van Japan. Deze dubbele subductie heeft een complexe tektonische omgeving met vulkanische boog, diepe loopgraven (Japan Trench, Nankai Trough), en een hoog niveau van seismische en vulkanische activiteit gecreëerd. Japan's bergachtige terrein, met meer dan 70% van zijn land gebied geclassificeerd als steile hellingen, is grotendeels het gevolg van subductie-gedreven uplift en vulkanisme. Mt. Fuji (3.776 m), Japan's hoogste piek, is een stratovolkaan gevormd boven de subductie van de Filipijnse Zee Plate. Het land's frequente aardbevingen en tsunami's zijn een direct gevolg van zijn locatie op deze subductiezones.

Betekenis van subductiezones: gevaren en middelen

Geologische gevaren

Subductiezones vormen de ernstigste natuurlijke gevaren op de planeet. Megathrust aardbevingen zijn de grootste en meest destructieve, die wijdverspreide grond schudden, vloeibaar maken en aardverschuivingen veroorzaken. Ze genereren ook tsunamis[] die hele oceaanbekkens kunnen oversteken, zoals gezien in de 2004 Indische Oceaan tsunami en de 2011 Tohoku tsunami. Subductiezones zijn ook verantwoordelijk voor de meerderheid van de explosieve vulkanische uitbarstingen ter wereld, die as hoog in de atmosfeer kunnen uitstoten, het luchtverkeer kunnen verstoren en het mondiale klimaat kunnen beïnvloeden. Het begrijpen van de herhalings- en breukpatronen van subductiezone aardbevingen is een belangrijk aandachtspunt van moderne seismologie en rampenparaatheid.

Economisch en maatschappelijk belang

Subductiezones creëren ook waardevolle hulpbronnen. De warmte die verbonden is met magmatische activiteit genereert geothermale energie, die wordt gebruikt in landen als Japan, Indonesië, Nieuw-Zeeland en de westelijke Verenigde Staten. Subductiegerelateerde vulkanische en hydrothermische systemen zijn ook verantwoordelijk voor de vorming van vele soorten mineraal deposito's, inclusief porfyrie koperafzettingen (bijvoorbeeld die in Chili en Peru) en goudzilveraderaders. De accretionaire wiggen en voorouderbekkens kunnen ] koolwaterstoffen bevatten [, vooral in forearc bekkens die zijn gevuld met organisch-rijke sedimenten. Zo zijn subductiezones niet alleen gevaren maar ook fundamenten voor economische activiteit en energieproductie.

Conclusie

Subductiezones zijn de krachtigste expressie van platentektoniek in actie. Ze recyclen oceaankorst in de mantel, bouwen torenhoge bergen en vulkanische eilandbogen, genereren de grootste aardbevingen en tsunami's, en creëren vruchtbare bodems en rijke minerale afzettingen. De diepe oceaan loopgraven, vulkanische boog, en aardbevingsgordels die subductiezones definiëren zijn zichtbaar bewijs van het dynamische aardsysteem aan het werk. Van de Mariana Trench tot de Himalaya, subductie zones hebben gevormd de aardrijkskunde van de planeet voor miljarden jaren en blijven het vandaag transformeren. Aangezien ons vermogen om deze zones te controleren verbetert door middel van seismologie, GPS... en zeebodem Observatories krijgen we een dieper begrip van hun gedrag en een betere capaciteit om de gevaren die ze veroorzaken te voorspellen.

Externe links voor verdere lezing: