43. Сейсмофокальные зоны беньофа. Их глубинность, профили, строения, напряжения в очагах.
Яркое проявление современной субдукции - сейсмофокальные зоны — совокупность сейсмических очагов, наклонно уходящих на глубину. Сейсмические очаги приурочены к субдуцирующему литосферному слэбу и вместе с ним проникают в астеносферу, иногда полностью пересекая ее. В 1949-1955 гг. X. Беньоф из Калифорнийского технологического института обобщающие работы о сейсмофокальных зонах. Поэтому их назвали в его честь.
Глубинность зон Беньофа. Сравнивая размещение очагов землетрясений с результатами сейсмической томографии для той же зоны субдукции, можно убедиться, что погружение литосферы сначала, до какой-то определенной глубины, порождает очаги упругих колебаний, а далее продолжается как асейсмичный процесс. Это определяется снижением упругих свойств субдуцирующей литосферы по мере ее разогрева. Глубинность зон Беньофа зависит главным образом от зрелости субдуцирующей океанской литосферы, которая с возрастом наращивала свою мощность и охлаждалась.
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.
Пример: глубинность одной из наиболее протяженных сейсмофокальных зон, Андской, убывает от 600 км в ее центральной части до 150-100 км на флангах. Изменения происходят дискретно в соответствии с сегментацией этой зоны субдукции.
Вертикальное распределение сейсмических очагов в зонах Беньофа крайне неравномерно. Их количество максимально в верхах зоны, убывает по экспоненте до глубин 250-300 км, а затем возрастает, давая пик в интервале от 450 до 600 км.
Направление наклона зон Беньофа. Следуя за слабом, все зоны Беньофа ориентированы наклонно. В окраинно-материковых системах, в том числе и в сложно построенных системах японского типа, слэб всегда погружается в сторону континента, поскольку субдуцирует именно океанская литосфера. Здесь при конвергентном взаимодействии двух плит океанской литосферы погружается та, которая древнее, а следовательно, толще и тяжелее. Соответствующая зона Беньофа наклонена, таким образом, под более молодую океанскую литосферу, где бы она ни находилась.
Профиль зон Беньофа. Наклон каждой сейсмофокалькой зоны меняется с глубиной в соответствии с конфигурацией слэба, прослеживаемого сейсмической томографией. 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 почти вертикального. Причиной неравномерного нарастания крутизны уходящего в мантию слэба (и сейсмофокальной зоны) и соответствующих перегибов его профиля считают уплотнение пород субдуцирующей литосферы вследствие фазового перехода минералов.
Распределение зон беньофа.
Близ поверхности — под глубоководным желобом, а нередко и на его океанском обрамлении — очаги размещаются внутри литосферы, главным образом в ее верхах (растяжение).
Ниже, на глубине до 15 км, субдукция может быть асейсмична.
Далее - несколькоо десятков километров - максимальная сейсмическая активность, приуроченная к контакту взаимодействующих при субдукции литосферных плит, преобладают очаги типа пологих надвигов.
Глубже, где субдуцирующая плита выходит из соприкосновения с висячим литосферным крылом, а затем погружается в астеносферу, все очаги снова находятся внутри слэба.
Наконец, еще глубже зона Беньофа продолжается цепочкой очагов в верхней части литосферы, образующихся при сжатии по наклону слэба.
Сейсмичность над зонами Беньофа определяется главным образом мощностью литосферы в висячем крыле, а также распределением и интенсивностью проходящего сквозь нее теплового потока. В островных дугах сейсмичность над зоной Беньофа, начинаясь у желоба, прослеживается по латерали на 500 км и более. Это преимущественно малоглубинные очаги.
Закономерное распределение сейсмических очагов, японская зона субдукции