Delaminering (geologi)
Inom geodynamik hänvisar delaminering till förlusten och sjunkningen (grundläggning) av delen av den lägsta litosfären från den tektoniska plattan som den var fäst vid .
Mekanism
Den yttre delen av jorden är uppdelad i ett övre litosfärlager och ett nedre astenosfärlager . Litosfärskiktet är sammansatt av två delar, en övre, jordskorpans litosfär och nedre, mantellitosfären. Jordskorpans litosfär är i instabil mekanisk jämvikt eftersom den underliggande mantellitosfären har en större densitet än astenosfären nedanför. Skillnaden i densiteter kan förklaras av termisk expansion/sammandragning, sammansättning och fasförändringar. Negativ flytkraft i den nedre kontinentala skorpan och mantellitosfären driver delaminering.
Delaminering uppstår när den nedre kontinentala skorpan och mantellitosfären bryts loss från den övre kontinentala skorpan. Det finns två villkor som måste uppfyllas för att delaminering ska fortsätta:
- Den nedre litosfären måste vara tätare än astenosfären
- Intrånget av mer flytande astenosfär som kommer i kontakt med skorpan och ersätter den täta nedre litosfären måste ske.
Den metamorfa övergången från maffiska granulitfacies till de tätare eklogitfacies i den nedre delen av skorpan är den huvudsakliga mekanismen som är ansvarig för att skapa negativ flytkraft i den nedre litosfären . Den nedre skorpan genomgår en densitetsinversion, vilket gör att den bryts av från den övre skorpan och sjunker in i manteln. Densitetsinversioner är mer benägna att inträffa där det finns höga manteltemperaturer. Detta begränsar detta fenomen till bågmiljöer, vulkaniska sprickor och kontinentala områden som utvidgas.
Astenosfären stiger tills den kommer i kontakt med basen av den nedre skorpan, vilket gör att den nedre skorpan och den litosfäriska manteln börjar lossna. Sjunkande, sprickbildning eller plymerosion underlättar intrånget av den underliggande astenosfären. Potentiell energi som driver delamineringen frigörs när den heta astenosfären med låg densitet stiger och ersätter den kalla litosfären med högre densitet. Separationen av den nedersta skorpan och den litosfäriska manteln styrs av den effektiva viskositeten hos den övre kontinentala skorpan. Dessa processer inträffar ofta i miljöer med sprickor , plymerosion , kontinental kollision eller där det finns konvektiv instabilitet.
Konvektiv instabilitet underlättar delaminering. Konvektionen kan helt enkelt dra bort den nedre skorpan eller, i ett annat scenario, skapas en Rayleigh-Taylor - instabilitet . På grund av instabiliteten i ett lokalt område, bryts basen av litosfären upp i nedåtgående blobbar som matas av ett förstorande område med tunnare litosfär. Utrymmet som lämnats efter av den avgående litosfären fylls av uppströmmande astenosfär.
Andra faktorer vid delaminering
När delamineringen fortsätter stiger mer astenosfär för att ersätta den nedre litosfären när den sjunker. Denna process gör att tre olika förändringar inträffar som kan ha en effekt på delamineringsprocessen.
- Om viskositeten hos den uppväxande astenosfären är större än den hos mantellitosfären, kommer delamineringen att upphöra.
- Den uppväxande astenosfären bildar två kylda, fasta gränsskikt på toppen och botten av tröskelskiktet . Detta minskar tjockleken på den del av den nedersta skorpan som uppför sig visköst.
- Sänkning av litosfären verkar för att öka tjockleken på den del av den nedersta skorpan som beter sig visköst.
Om frysningen av astenosfären dominerar (2) är systemet stabilt, men om sättningar och därför separering av den nedre litosfären dominerar (3) är systemet instabilt. Processer (2) och (3) konkurrerar med varandra.
Geologiska effekter
Delaminering av litosfären har två stora geologiska effekter. För det första, eftersom en stor del av tätt material avlägsnas, genomgår den återstående delen av skorpan och litosfären en snabb upphöjning för att bilda bergskedjor . För det andra möter flödet av hett mantelmaterial basen av den tunna litosfären och resulterar ofta i smältning och en ny fas av vulkanism . Delaminering kan således förklara vissa vulkaniska regioner som tidigare har tillskrivits mantelplymer .
Relation till tektoniska processer
Delaminering ses i konvergenszoner, särskilt där kontinental-kontinentala kollisioner förekommer. Till exempel ses delaminering i den tibetanska platån , som har bildats från Indiens kollision med Asien. Observationer som stöder delaminering inkluderar plötslig maffisk vulkanism och acceleration av höjningen, som inträffar 14 till 11 Ma.
Förlängningsområden är också förknippade med delaminering. Negativ flytförmåga i den nedre litosfären driver delaminering i båda miljöer med kollision och förlängning. Under kollapsen av ett bergsbälte försvinner de tjocka skorprötterna under det som tidigare var ett berg. Processerna bakom detta försvinnande är inte klara. Granitiska plutoner som bildas av starka värmepulser har förknippats med försvinnandet av tjocka skorprötter. Delaminering är en trolig källa för värmepulserna.
Den tektoniska utvecklingen av kollapsade bergsbälten är hårt omdiskuterad. Vissa hävdar att delaminering orsakar en andra höjning tillsammans med jordskorpans förtjockning, uppvärmning och vulkanism. Andra hävdar att delaminering orsakar kollaps och förtunning av skorpan. Vissa forskare postulerar att Sierra Nevada (Kalifornien) , Basin and Range Province och Colorado Plateau i västra USA exemplifierar detta.
Geologiska exempel
Ett exempel på effekterna av litosfärdelaminering ses i Sierra Nevada (US)², Basin and Range Province och Colorado Plateau i västra USA. Under jordskorpans utvidgning i Basin and Range Province för 10 miljoner år sedan, tunnade uppväxten av astenosfären ut litosfären. Uppvärmning orsakad av ökningen av den varmare astenosfären skapade en jordskorpa med lägre viskositet och delaminering inträffade på flankerna av Basin och Range. Upplyftning av bergskedjan Sierra Nevada i Kalifornien och Coloradoplatån har inträffat på flankerna som ett resultat av förlusten av lägre litosfär med hög densitet. Eklogit- xenoliter som finns i skorpan i regionen stödjer den metamorfa fasförändringen som är förknippad med densitetsinversionen i den nedre skorpan. Det är möjligt att Sierra Nevada (USA) är den enda platsen på jorden där tätt material för närvarande avlägsnas från jordskorpan.
Se även
- Litosfäriskt dropp
- Bergsbyggnad
- Orogeni
- Epeirogeni
- Platttektonik
- Mantelkonvektion
- Plätering (geologi)