36. Закономерности размещения современных зон субдукции. Значение глобальной ориентировки.

См. вопрос 35.

Большинство современных зон субдукции развивается на обрамлении Тихого океана. Асимметрия этого обрамления, давно привлекавшая внимание, трактуется сегодня как результат различия условий субдукции. На западе, где круто погружается в мантию наиболее древняя океанская литосфера, имеющая большую мощность и высокую среднюю плотность, субдукция сопровождается образованием системы островных дуг, междуговых и задуговых бассейнов. На востоке сравнительно молодая и низкоплотностная океанская литосфера («плавучая» относительно подстилающего астеносферного вещества) полого пододвигается непосредственно под континентальную окраину, где в тылу вулканического пояса вместо растяжения происходит сжатие, формируются направленные от океана взбросы, надвиги и изоклинальные складки.

Главной причиной различия условий субдукции на западном и восточном обрамлениях Тихого океана многие исследователи считают глобальное смещение литосферы относительно астеносферы в западном направлении. Такое ротационное отставание литосферной оболочки может быть обусловлено воздействием приливного торможения, а также режимом вращения Земли. Оно нашло подтверждение в распределении скоростей «абсолютного» движения литосферных плит (и их границ), исчисляемых относительно горячих точек. Атлантическая и Восточно-Тихоокеанская оси спрединга смещаются на запад, а скорость широтного движения литосферы на их западных крыльях больше, чем на восточных. Для континентальных плит обрамления Тихого океана такой западный дрифт суммируется с векторами их центробежного перемещения в системе распадающейся Пангеи. Это увеличивает скорость надвигания Северо-Американской и Южно-Американской плит на восточное крыло спрединговых поднятий. Для Евразийской плиты, напротив, векторы направлены навстречу друг другу и наблюдаемое широтное смещение близко к нулю.

Тихоокеанская ось спрединга сближается, таким образом, с восточным обрамлением океана, где на участке южнее разлома Мендосино она уже скрылась под краем континента. Лишь другое, западное обрамление удалено настолько, что к нему подходит тяжелая и плотная океанская литосфера. Ее субдукция сопровождается гравитационным опусканием в астеносферу и, как следствие, откатом глубоководного желоба навстречу океанской коре, чему способствует ротационное смещение астеносферного вещества относительно литосферы. При стабильном положении континентальной окраины это создает условия для развития междуговых и задуговых бассейнов, формирующихся растяжения и спрединга над зоной субдукции, где, как полагают, образуются восходящие токи мантийного вещества.

37. Кинематика субдукции.

В основе кинематических моделей субдукции лежат векторы скорости «абсолютных» движений: горизонтального скольжения двух взаимодействующих литосферных плит, а также гравитационного опускания одной из них при ее отрицательной плавучести на астеносфере. В последнем случае учитывается и соответствующее откатывание шарнира субдудирующей плиты (линии ее перегиба у желоба). Исходя из векторов «абсолютных» скоростей, определяют относительные движения плит вдоль сместителя зоны субдукции, а также дополняющие их деформации (складчатость и разрывные смещения: сдвиги, взбросы и надвиги, рифтинг и спрединг) в надвигающейся литосферной плите.

Три главных для рассматриваемой модели вектора выражают скорости «абсолютных» движений: направленные горизонтально векторы v_u (скорость скольжения пододвигающейся плиты) и v₀ (скорость скольжения надвигающейся плиты), а также направленный вертикально вниз вектор v_g (скорость гравитационного опускания пододвигающейся плиты в астеносферу). Для молодой океанской литосферы, «плавучей» в близповерхностных условиях (до уплотнения за счет фазовых переходов), эта последняя величина равна нулю. Она, вероятно, становится значимой для позднемеловой (или раннекайнозойской) литосферы и увеличивается возрастом. Следствием такого гравитационного опускания и должно быть упоминавшееся выше откатывание шарнира субдуцирующей плиты со скоростью v_r=v_g х ctgΘ, где Θ — угол наклона плиты близ поверхности.

Противоположному, наступательному смещению шарнира субдуцирующей плиты, как полагают, препятствует погруженная часть плиты, «заякоренная» в мантии. При таком смещении происходило бы ее подворачивание и опрокидывание, однако, насколько можно судить по геофизическим данным, этого не происходит. Не исключено наступательное перемещение субдуцирующей литосферы (и ее шарнира) вместе с окружающим ее астеносфсрным веществом.

Векторы горизонтального движения литосферных плит могут быть ориентированы как под прямым, так и под острым углом к желобу. В последнем случае направленные вкрест простирания желоба составляющие этих векторов равны: v_usinα, v₀sinβ где α,β — углы между вектором и простиранием желоба. Сумма этих двух составляющих представляет собой скорость конвергенции плит вкрест простирания желоба. Полная величина скорости конвергенции плит определяется вектором v, полученным от сложения v_u с v₀ и ориентированным под соответствующим углом к простиранию желоба. Прочие векторы смещения (v_s, v_t, v_b) выражают относительные горизонтальные движения у главного контакта в желобе и на границе, отделяющей надвигающуюся литосферную плиту от ее фронтальной части. При косоориентированной субдукции вдоль этой границы развиваются продольные сдвиги, как это происходит, в частности, вдоль Зондской дуги.

При высоких скоростях движения верхней плиты, а также там, где субдуцирует относительно легкая или утолщенная океанская литосфера, верхняя плита наступает за линию шарнира нижней плиты и перекрывает ее (v₀sinβ > v_r). Образуется очень пологая приповерхностная часть зоны Беньофа, характерно выраженная центральным отрезком Анд. В обеих литосферных плитах появляются напряжения и структуры сжатия.

Напротив, там, где субдуцирует древняя и тяжелая литосфера, возможны условия, при которых висячее крыло отстает в своем движении от откатывания шарнира (v₀sinβ < v_r). Соответствующее зияние реализуется по ослабленным зонам над поверхностью субдукции, где раскрываются задуговые или внутридуговые бассейны. Это определяется вектором относительного смещения фронтальной части надвигающейся литосферной плиты (v_b). Рассмотренная кинематическая модель предусматривает, наряду с понятием скорость конвергенции (v), также и понятие скорость субдукции (v_m) как результат суммирования в вертикальной плоскости двух векторов, упоминавшихся выше: v_u (скорость скольжения пододвигающейся плиты на наклонном отрезке траектории, т. е. за линией шарнира) и v_g (скорость гравитационного опускания этой плиты в астеносферу). Следовательно, вектор скорости субдукции ориентирован под большим углом к горизонту, чем наклон погружающейся плиты. Такая скорость субдукции (v_m=v_u+v_g) определяет направление и скорость погружения нижней литосферной плиты в мантию (т. е. ее «абсолютное» движение) и вычисляется без учета движений верхней литосферной плиты.