17. Геофизическое и геологическое выражение зон субдукции.

Геофизическое выражение зон субдукции.

Методы сейсмики, сейсмологии, гравиметрии, магнитометрии, магнитотеллурического зондирования, геотермии, взаимно дополняя друг друга, дают разнообразную информацию о глубинном состоянии веще­ства и строении зон субдукции, которые удается проследить с их помо­щью вплоть до низов мантии.

Многоканальное сейсмопрофилирование дает структурные профили зон субдукции до глубин в несколько десятков километров при высокой разрешающей способности. На профилях бывают различимы главный сместитель зоны субдукции, а также внутреннее строение литосферных плит по обе стороны от этого сместителя. До таких же глу­бин были получены подробные профили распределения пород с разны­ми скоростными характеристиками

Методами сейсмической томографии субдуцирующая литосфера (так называемый слэб) обнаруживается глубоко в мантии, поскольку эта ли­тосфера отличается от окружающих пород более высокими значениями скоростей волн и упругих свойств («сейсмической добротности»).

Исследование упругой анизотропии пород слэба до глубин в несколь­ко сотен километров показало, что максимальные скорости ориентиро­ваны по его падению.

Магнитотеллурическое зондирование выявило наклонную проводя­щую область над кровлей слэба и вертикальную — под вулканическим поясом.

Исключительно важную информацию дают сейсмологические на­блюдения очагов землетрясений, которые сопровождают слэб до той или иной глубины, максимально — до 700 км и образуют мощные наклонные сейсмофокальные зоны — так называемые зоны Беньофа.

Важ­ны результаты решения фокального механизма сейсмических очагов.

Гравиметрия обнаруживает резкие аномалии силы тяжести, кото­рые вытянуты вдоль зоны субдукции, а при ее пересечении сменяются в закономерной последовательности. Перед глубоководным желобом в океане обычно прослеживается положительная аномалия до 40-60 мГл, приуроченная к краевому валу.

Современная субдукция находит выражение и в данных магнитоме­трии. Вдоль внутреннего края желоба иногда обнаруживаются положи­тельные магнитные аномалии, которые тем выше, чем древнее (толще и холоднее) субдуцирующий там слэб и чем глубже проходит изотерма Кюри. Кроме того, в ряде случаев по линейным магнитным аномалиям океанической коры прослежено ее погружение под висячее крыло зоны субдукции, несмотря на то что у желоба интенсивность аномалий снижа­ется в несколько раз (что предположительно объясняют размагничива­нием пород в связи с напряжениями изгиба).

Геотермические наблюдения обнаруживают снижение теплового по­тока по мере погружения относительно холодной литосферы под островодужный (или континентальный) борт глубоководного желоба. Одна­ко дальше, с приближением к поясу активных вулканов, тепловой поток резко возрастает.

Таким образом, данные разных геофизических методов находятся в достаточно хорошем соответствии между собой. Они вместе с геологи­ческими данными послужили основой для модели литосферной субдук­ции, которая в течение уже нескольких десятков лет проверяется и уточ­няется.

Геологическое выражениезон субдукции

Изучение современных зон субдукции позволяет судить о выражении этого процесса в седиментации, тектонических деформациях, магматиз­ме, метаморфизме. Это, в свою очередь, дает ключ для актуалистической реконструкции древних зон субдукции.

Субдукция и седиментация. Тектонический рельеф, создаваемый субдукцией, предопределяет закономерное размещение седиментационных бассейнов с характерными формациями. Особого внимания заслу­живает специфика накопления осадков в глубоководном желобе, где проходит конвергентная граница литосферных плит и начинается суб­дукция.

Субдукция и тектонические деформации. Взаимодействие лито- сферных плит при субдукции сопровождается тектоническими дефор­мациями, которые особенно выразительны вблизи конвергентной грани­цы, но проявляются и по обе стороны от нее, особенно в висячем крыле. Многие из этих деформаций сейсмогенны

Субдукция и магматизм. Магматизм — одно из наиболее ярких про­явлений глубинных процессов в зонах субдукции. По мере изучения современного вулканизма островных дуг и активных континентальных окраин выясняются все новые закономерности его зависимости от строе­ния и развития той или иной зоны субдукции. Именно поэтому магмати­ческие комплексы древних зон субдукции наиболее информативны при палеотектонических реконструкциях. Вместе с тем на многих отрезках активных зон субдукции в настоящее время нет вулканизма. Выявление тектонических причин прекращения вулканизма на этих отрезках позво­ляет интерпретировать для палеореконструкций и такую амагматическую субдукцию.

Глубинные корни вулканических поясов над зонами субдукции. Судя по столь отчетливой пространственной корреляции, вулканизмостровных дуг и континентальных окраин инициируется в уходящих на глубину зонах субдукции. О том же свидетельствуют и разнообразные геофизические данные.

Состав вулканитов и глубина залегания зоны Беньофа. Сложный многоступенчатый процесс формирования магматических расплавов над зонами субдукции берет начало в погружающейся литосфере и за­висит от глубины нахождения этой литосферы под вулканом. Поэтому наклон зоны субдукции предопределяет асимметрию формирующегося над ней вулканического пояса, его латеральную (поперечную) геохими­ческую зональность, полярность, наличие которой давно уже было заме­чено в островных дугах и в Андах. В 60-х гг. прошлого века А. Сугимура и X. Куно показали, что по мере удаления от глубоководного желоба, т. е. по падении зоны Беньофа, нарастают содержания К, Rb, Sr, Ва и дру­гих литофильных элементов с большими ионными радиусами. Соответ­ственно нарастают отношения калия к натрию, легких редкоземельных