Сейсмофокальные зоны Беньофа, их глубинность, профили, строение, напряжения в очагах
Первую сейсмофокальную зону обнаружил и опубликовал в 1935 г. японский сейсмолог Вадати. Он обнаружил, что по удалению от океана очаги землетрясений становятся все более глубинными и проследил наклонную сейсмофокльную зону. Современная карта сейсмофокальных зон Японии очень похожа, охватывает большие глубины, под Японию прослеживается субдуцирующая плита, разделенная на зоны с разными углами погружения, т.е. это три отдельных зоны субдукции (Японскую, Идзу-Бонинскую и Нанкай). Сейчас есть подобные данные почти по всем зонам субдукции. С 1938 по 1945 г. была опубликована сводка по всем сейсмофокальным зонам Земли (Гуттенберг и Рихтер), в 1946 г. была опубликована статья Заварицкого "Данные, которые нужно учитывать при тектонических построениях" на тему магматизма сейсмофокальных зон. 1949-1955 г.- сводка по сейсмофокальным зонам, опубликованная Беньофом.
Глубинность зон Беньофа. Глубинность зон Беньофа зависит главным образом от зрелости субдуцирующей океанской литосферы, которая с возрастом наращивала свою мощность и охлаждалась. Не случайно среди сейсмофокальных зон, уходящих до максимальных глубин 600—700км (а отдельные слабые очаги замечены и до глубин 850 км), — Японская, Идзу-Бонинская, Марианская, Тонга, Кермадек, где субдуцирует литосфера с возрастом 120—150 млн. лет. Напротив, там, где субдукция начинается вблизи осей спрединга, тонкая и высокотемпературная литосфера сейсмична лишь до глубин 200—100км, а иногда и менее (у Каскадных гор, у Мексиканской и Южно-Чилийской окраин, в зонах Нанкай, Яп-Палау и Южно-Соломоновой).
|
|
|
Второй важный регулятор глубинности зон Беньофа — скорость субдукции. При высоких скоростях (9—10,5 см/год) даже литосфера с возрастом 80—40 млн. лет сохраняет свои упругие свойства до глубин около 600 км. Таковы, в частности, соотношения при субдукции под Камчатку. И, наоборот, при низких скоростях B 3,5см год) литосфера даже более зрелая становится асейсмичной уже на глубинах 250—300 км (Малые Антилы, Новая Зеландия).
Самая малоглубинная сейсмофокальная зона - зона субдукция Каскадных гор, но здесь нормальных очагов зоны Беньофа нет, что связано с близким расположением зоны спрединга, когда происходит субдукция молодой и еще горячей литосферы.
Распределение очагов по глубине: больше всего очагов на глубинах 0 - 150 км, убывает по экспоненте до глубин 250—300 км, а затем возрастает, давая пик в интервале от 450 до 600 км. В районе 300 км вообще пробел (температурное расширение компенсируется сжатием вследствие фазовых переходов), ниже есть очаги, но их гораздо меньше.
Направление наклона зон Беньофа. Все зоны Беньофа - наклонные. Слэбы сначала погружаются полого, затем наблюдается некоторый перегиб, и слэб тонет быстрее, что связано с изменением давления и температуры, а также с фазовым переходом материала слэба (он уплотняется). Обычно перегиб наблюдается на глубине 60 км, где имеет место фазовый переход габбро в эклогит. Может быть такой вариант, что слэб ложится на нижнюю мантию. В окраинно-материковых системах, в том числе и в сложно построенных системах японского типа, они всегда погружаются в сторону континента, поскольку субдуцирует именно океанская литосфера. В зонах субдукции океанского (марианского) типа направление наклона не контролируется местонахождением ближайшего континента. Здесь при конвергентном взаимодействии двух плит океанской литосферы погружается та, которая древнее. Соответствующая зона Беньофа наклонена, таким образом, под более молодую океанскую литосферу, где бы она ни находилась.
|
|
|
Профиль зон Беньофа. Наклон каждой сейсмофокальной зоны меняется с глубиной, тем самым вырисовывается ее поперечный профиль. Небольшие углы наклона у поверхности (35—10°) с глубиной увеличиваются: сначала очень незначительно, затем обычно следует отчетливый перегиб, за которым возможно и дальнейшее постепенное нарастание наклона, вплоть до субвертикального. Практически все разнообразие профилей закономерно размещается между двумя крайними их видами. Один представлен в таких системах океанского типа, как Новые Гебриды, Идзу-Бонинская:наблюдается сравнительно крутой наклон близ поверхности (около 30°), перегиб уже на глубинах до 100 км, увеличение наклона до максимальных значений и, наконец, на самых больших глубинах (на подходе к нижней мантии) возможно резкое выполаживание. Другой крайний случай представлен на центральном отрезке окраинно-материковой Андской системы:здесь зона Беньофа уходит от желоба очень полого (10—20°), перегиб находится значительно глубже (200—250км), а за ним крутая часть профиля прослеживается с пробелами при низкой сейсмической активности.Малоглубинные зоны Беньофа могут заканчиваться выше перегиба субдуцирующей литосферы, и профиль у них почти прямолинейный.
|
|
|
Профиль зоны Беньофа трассирует положение субдуцирующей плиты, которое регулируется многими факторами. Общий усредненный наклон плиты в наибольшей степени определяется его обратной зависимостью от скорости конвергенции и прямой — от возраста (мощности, средней плотности) субдуцирующей океанской литосферы. В случае высокой «абсолютной» скорости надвигания висячее крыло перекрывает океанскую литосферу и образуется горизонтальный отрезок зоны Беньофа, ограниченный флексурными перегибами, как это видно, в частности, под Центральными Андами. Формирование широкой аккреционной призмы, такой, как на активной окраине Аляски, также ведет к выполаживанию оказавшейся под ней близповерхностной части зоны Беньофа.
|
|
|
Вероятной причиной неравномерного нарастания крутизны уходящей в мантию сейсмофокальной зоны и соответствующих изгибов ее профиля считают уплотнение субдуцирующей литосферы вследствие фазовых переходов. В частности, полагают, что на глубинах 40—60км дегидратация минералов и преобразование габбро в эклогиты приводит к уплотнению приблизительно на 20%, а это создает дополнительные, направленные вниз напряжения. Дальнейшее уплотнение связывают с фазовым переходом оливин — шпинель на глубинах 300—350 км. Наконец, там, где наблюдается резкоевыполаживание зоны Беньофа на подходе к нижней мантии, сейсмические очаги трассируют соответствующий изгиб литосферы, которая в этих случаях либо скользит по поверхности нижней мантии, либо ложится на эту поверхность по мере гравитационного опускания субдуцирующей литосферы и обкатывания ее линии перегиба (у желоба) в сторону океана.
Внутреннее строение зон Беньофа и напряжения в сейсмических очагах. Близ поверхности — под глубоководным желобом, а нередко и на его океанском обрамлении — очаги размещаются внутри литосферы, главным образом в ее верхней части. Преобладают растяжения, ориентированные полого, вкрест простирания желоба и обусловленные, как полагают, образованием сбросов при упругом изгибе литосферы перед ее погружением в зону субдукции. Максимальная сейсмическая активность сосредоточена на следующем отрезке зон Беньофа, где она порождается конвергентным взаимодействием двух литосферных плит. Очаги размещаются преимущественно на их контакте, решение фокальных механизмов указывает на усилия сдвига, направление которых соответствует относительному смещению в ходе субдукции. На рассматриваемом отрезке сейсмофокальных зон бывают и другие очаги, которые размещаются внутри субдуцирующей литосферы (в ее верхней части) и обусловлены сжатием в направлении субдукции.Глубже, где субдуцирующая плита выходит из соприкосновения с висячим литосферным крылом и погружается в астеносферу, очаги сдвиговых напряжений уже не обнаруживаются. Здесь и далее, вплоть до самых больших глубин, сейсмическое выражение субдукции обеспечивается очагами, которые возникают внутри субдуцирующей литосферы: как относительно холодное тело она отличается от окружающих пород более высокими упругими свойствами. Сейсмические очаги образуются в этой литосфере под действием напряжений сжатия или растяжения, ориентированных наклонно в направлении субдукции.
Происхождение очагов (сверху вниз):
· Очаги краевого вала слабые, связаны со сжатием при образовании арочного изгиба (в нижней плоскости) и с растяжением (в верхней плоскости).
· На участке взаимодействия литосфер очаги наиболее мощные (глубины - первые десятки км), решение фокальных механизмов дает скол.
· Интервал двойной зоны: в верхней плоскости напряжения сжатия, в нижней - растяжения.
· Там, где слэб ложится на нижнюю мантию - очаги по напряжениям сжатия (на рисунке неправильно нарисовано).
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 768; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!