4.1: Тектоніка плит і вулканізм

Last updated
Save as PDF

Page ID: 36265

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Взаємозв'язки між тектонікою плит і вулканізмом показані на малюнку\(\PageIndex{1}\). Як підсумовано в главі 3, магма утворюється при трьох основних пластинчастих тектонічних налаштуваннях: розбіжні межі (декомпресійне плавлення), збіжні межі (плавлення потоку) та мантійні шлейфи (декомпресійне плавлення).

\(\PageIndex{1}\)Малюнок Пластинчасто-тектонічні установки поширених типів вулканізму. Композитні вулкани утворюються в зонах субдукції, або на сходяться кордоні океану (ліворуч), або сходяться кордонів океану континенту (праворуч). Як щитові вулкани, так і шлакові конуси утворюються в районах континентального рифту. Щитові вулкани утворюють над мантійними шлейфами, але можуть утворюватися і в інших тектонічних налаштуваннях. Вулканізм морського дна може мати місце на розходяться кордоні, мантійних шлейфах і океан-океанічно-конвергентних кордонів.

Мантійні та земні процеси, що відбуваються в районах вулканізму, проілюстровані на рисунку\(\PageIndex{2}\). На розлогий гряді гаряча мантійна порода повільно рухається вгору шляхом конвекції (сантиметр/рік), а в межах приблизно 60 кілометрів (км) поверхні починається часткове плавлення через декомпресію. На трикутній площі, показаній\(\PageIndex{2}\) на малюнку а, близько 10% ультрамафічної мантійної породи плавиться, утворюючи магічну магму, яка рухається вгору до осі поширення (де дві пластини віддаляються одна від одної). Магма заповнює вертикальні переломи, що утворюються в результаті поширення, і виливається на морське дно, утворюючи базальтові подушки (докладніше про це пізніше) та потоки лави. Існує поширення хребта вулканізм, що відбувається приблизно в 200 км від західного узбережжя острова Ванкувер.

Вправа 4.1 Наскільки товста океанічна кора?

На малюнку\(\PageIndex{2}\) а показана трикутна зона товщиною близько 60 км; в межах цієї зони приблизно 10% мантійної породи плавиться, утворюючи океанічну кору. Виходячи з цієї інформації, приблизно наскільки товстою, на вашу думку, повинна бути отримана океанічна кора?

Рисунок\(\PageIndex{2}\) Процеси, що призводять до вулканізму в трьох основних вулканічних налаштуваннях на Землі: (а) вулканізм, пов'язаний з дивергенцією плит, (б) вулканізм на кордоні океану та континенту (Подібні процеси відбуваються на конвергентній межі океану) та (c) вулканізм, пов'язаний з мантійним шлейфом.

Див Додаток 3 для вправ 4.1 відповіді.

На кордоні океанічного континенту частина плити, яка складається з океанічної кори, підпорядковується під частиною іншої плити, що складається з континентальної кори. На кордоні океану та океану океану океанічна кора підпорядковується під іншою плитою океанічної кори. [/виноска] (рис.\(\PageIndex{2}\) b). В обох ситуаціях океанічна кора нагрівається, і хоча для розплавлення субдукційної кори не вистачає тепла, достатньо тепла, щоб витіснити воду з деяких її мінералів. Ця випущена вода піднімається в вищерозташовану мантію, де вона сприяє плавленню флюсу мантійної породи. Вироблена магічна магма піднімається через мантію до основи кори. Там він сприяє частковому плавленню гірської породи, і таким чином засвоює набагато більше фельсичного матеріалу. Ця магма, тепер, ймовірно, проміжна за складом, продовжує підніматися і засвоювати матеріал земної кори. У верхній частині скоринки вона накопичується в плутони. Час від часу магма з плутонів піднімається до поверхні, що призводить до вивержень вулканів. Гора Гарібальді (рис. 4.0.1 і 4.0.2) є прикладом вулканізму, пов'язаного з субдукцією.

Мантійний шлейф - це висхідна колона гарячої породи (не магми), яка бере початок глибоко в мантії, можливо, трохи вище кордону ядра-мантії. Вважається, що шлейфи мантії піднімаються приблизно в 10 разів швидше, ніж швидкість конвекції мантії. Висхідна колона може бути близько кілометрів до десятків кілометрів в поперечнику, але біля поверхні вона поширюється, щоб створити голову гриба, яка становить від декількох десятків до понад 100 км в поперечнику. Біля основи літосфери (жорсткої частини мантії) шлейф мантії (і, можливо, частина навколишнього матеріалу мантії) частково плавиться, утворюючи магічну магму, яка піднімається для живлення вулканів. Оскільки більшість мантійних шлейфів знаходяться під океанами, ранні стадії вулканізму зазвичай відбуваються на морському дні. З часом острови можуть утворюватися, як ті, що на Гаваях.

Вулканізм на північному заході до н.е. (рис. 4.1.3 і 4.1.4) пов'язаний з континентальним рифтом. Ця область не знаходиться на розбіжній або збіжній межі, і немає ніяких доказів того, що лежить в основі мантійного шлейфу. Ймовірним поясненням є те, що кора північно-західної частини до н.е. підкреслюється рухом на північ Тихоокеанської плити проти Північноамериканської плити, і отриманий в результаті розриву кори забезпечує канал для потоку магми з мантії. Це може бути, а може і ні, ранньою стадією континентального рифту, наприклад, що зустрічається у східній Африці.

Малюнок\(\PageIndex{3}\) Вулкани та вулканічні поля в Північній Кордильєрі Вулканічна провінція, до н.е.

Малюнок\(\PageIndex{4}\) Вулканічна порода в районі річки Тсеакс, північно-західна B.C.

Атрибуції ЗМІ

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Розуміння рухів пластин USGS. Публічне надбання. Модифікований Стівеном Ерлом.
Малюнок\(\PageIndex{2}\): За USGS. Публічне надбання. Модифікований Стівеном Ерлом.
Малюнок\(\PageIndex{3}\): «Південно-Західна Канада» за даними USGS. Публічне надбання. Модифікований Стівеном Ерлом. Вулканічні місця від Едвардса, Б. та Рассела, Дж. (2000). Поширення, природа та походження неоген-четвертинного магматизму в північній Кордильєрській вулканічній провінції, Канада. Бюлетень Геологічного товариства Америки. стор. 1280-1293 [Стівен Ерл] Кордильєра вулканічна провінція, до н.е.