Divergent dubbel subduktion
Divergent dubbel subduktion (förkortad som DDS ), även kallad utåtriktad dubbelsidig subduktion, är en speciell typ av subduktionsprocess där två parallella subduktionszoner med olika riktningar utvecklas på samma oceaniska platta. I konventionell plattektonikteori subdukterar en oceanisk platta under en annan platta och ny oceanisk skorpa genereras någon annanstans, vanligtvis längs andra sidan av samma plattor. Men vid divergerande dubbelsubduktion subdukterar den oceaniska plattan på två sidor. Detta resulterar i stängning av hav och båge-bågekollision.
Detta koncept föreslogs först och tillämpades på Lachlan Fold Belt i södra Australien. Sedan dess har geologer tillämpat denna modell på andra regioner som Solonker Suture Zone i det centralasiatiska orogena bältet , Jiangnan Orogen, Lhasa – Qiangtang kollisionszonen och Baker terrane gränsen. Aktiva exempel på detta system är (1) Molucca Sea Collision Zone i Indonesien, där Molucca Sea Plate subducerar under Eurasian Plate och Philippine Sea Plate på två sidor, och (2) Adriatic Plate i centrala Medelhavet , subducerar både på dess västra sida (under Apenninerna och Kalabrien) och på dess östra sida (under Dinariderna ) .
Observera att termen divergent används för att beskriva en oceanisk platta som subducerar i olika riktningar på två motsatta sidor. Denna betydelse bör inte förväxlas med användningen av samma term i divergerande plattgräns , som hänvisar till ett spridningscentrum , där två separata plattor rör sig bort från varandra.
Utveckling av divergent dubbelt subduktionssystem
Den fullständiga utvecklingen av ett divergent dubbelt subduktionssystem kan delas in i fyra huvudstadier.
Inledande skede
När den centrala oceaniska plattan subduceras på båda sidor i de två överordnade plattorna, bringar den subducerande oceaniska plattan ned vätskor och vätskorna släpps ut i mantelkilen . Detta initierar den partiella smältningen av mantelkilen och magman stiger så småningom in i de överordnade plattorna, vilket resulterar i bildandet av två vulkaniska bågar på de två överordnade plattorna. Samtidigt avsätts sediment på de två marginalerna av de överordnade plattorna och bildar två ackretionära kilar . När plattan subduceras och tillbakarullning sker, blir havet smalare och subduktionshastigheten minskar när den oceaniska plattan blir närmare en inverterad "U"-form.
Andra fasen
Havet stängs så småningom när subduktionen fortsätter. De två överordnade plattorna möts, kolliderar och svetsar samman genom en "mjuk" kollision. Den inverterade "U"-formen på den oceaniska plattan hämmar den fortsatta subduktionen av plattan eftersom mantelmaterialet under plattan är fångat.
Tredje etappen
Den täta oceaniska plattan har en hög tendens att sjunka. När den sjunker bryts den längs oceanplattan och den svetsade skorpan ovanför och ett gap skapas. Det extra utrymmet som skapas leder till dekompressionssmältning av mantelkilmaterial . Smältorna strömmar uppåt och fyller gapet och tränger in i oceanplattan och den svetsade skorpan som mafiska vallar. Så småningom bryter den oceaniska plattan helt isär från den svetsade skorpan när den fortsätter att sjunka.
Sista steget
När den oceaniska plattan bryter isär från skorpan och sjunker in i manteln, fortsätter underplätering att ske. Samtidigt börjar den sjunkande oceaniska plattan att avvattna och släppa ut vätskorna uppåt för att hjälpa den partiella smältningen av manteln och skorpan ovanför. Det resulterar i omfattande magmatism och bimodal vulkanism .
Magmatiska och metamorfa egenskaper
Bågmagmatism
Till skillnad från ensidig subduktion där endast en magmatisk båge genereras på den överordnade plattan, genereras två parallella magmatiska bågar på båda kolliderande överordnade plattorna när den oceaniska plattan subducerar på två sidor. Vulkaniska bergarter som indikerar bågvulkanism kan hittas på båda sidor om suturzonen . Typiska bergarter inkluderar kalk-alkalisk basalt, andesiter, dacit och tuff. Dessa vulkaniska bågstenar är berikade med litofilt element med stora joner (LILE) och lätta sällsynta jordartsmetaller (LREE) men utarmat på niob , hafnium och titan .
Omfattande intrång
Partiell avsmältning av manteln genererar intrång av maffiska vallar . Eftersom manteln är den primära källan, registrerar dessa vallar isotopiska egenskaper hos den utarmade manteln där förhållandet 87 Sr/ 86 Sr är nära 0,703 och samarium-neodymdatering är positiv. Å andra sidan leder partiell smältning av den nedre skorpan (ackretionärt komplex) till granitoidintrusioner av S-typ med anrikad aluminiumoxid under hela utvecklingen av divergerande dubbelsubduktion.
Bimodal vulkanism
När oceanplattan lossnar från den överliggande skorpan induceras intensiv dekompressionssmältning av manteln. En stor mängd het basaltisk magma tränger in och smälter skorpan som genererar rhyolitisk smälta. Detta resulterar i omväxlande utbrott av basaltisk och rhyolitisk lava.
Låggradig metamorfos
Utan kontinental kollision och djup subduktion är höggradig metamorfism inte vanligt som andra subduktionszoner. De flesta av de sedimentära skikten och vulkanerna i den accretionära kilen upplever låg till medelgradig metamorfos upp till endast grönskiss eller amfibolitfacies .
Strukturella egenskaper
Stötande och vikning
När de två överordnade plattorna konvergerar kommer två accretionära kilar att utvecklas. De två accretionära kilarna är i motsatt riktning. Sålunda är tryckriktningen och vergensen av vecken i de accretionära kilarna också motsatta. Detta föreslagna särdrag kanske inte observeras på grund av den kontinuerliga deformationen. Till exempel, i det moderna exemplet med Molucca Sea Collision Zone, får den kontinuerliga aktiva kollisionen Sangihe-bågen att åsidosätta Halmahera-bågen och den bakre bågen av Halmahera-bågen att störta sig själv. I detta fall bildas ett komplext viktrycksbälte inklusive det accretionära komplexet. I framtiden kommer Sangihe Arc att åsidosätta Halmahera Arc och rockrekorden i Halmahera kommer att försvinna.
Oöverensstämmelse
När de två överordnade plattorna kolliderar och havsbassängen stängs upphör sedimentationen. Sjunkande av oceanplattan drar ner den svetsade skorpan för att bilda en bassäng som tillåter fortsatt sedimentering. Efter att den oceaniska plattan helt lossnar från jordskorpan ovan, inträffar isostatisk återhämtning, vilket lämnar en betydande inkonformitet i de sedimentära sektionerna.
Faktorer som styr utvecklingen av divergerande dubbelsubduktionssystem
I naturen bör den inverterade "U"-formen av oceanplattan i divergerande dubbelsubduktion inte alltid vara perfekt symmetrisk som den idealiserade modellen. En asymmetrisk form är att föredra som det verkliga exemplet i Moluckahavet där längden på den subducerade plattan är längre på dess västra sida under Sangihe-bågen medan en kortare platta på dess östra sida under Halmahera- bågen . 3D numerisk modellering hade gjorts för att simulera divergent dubbel subduktion, för att utvärdera olika faktorer som kan påverka utvecklingen och geometrin hos systemet som urskiljs nedan.
Bredden på den oceaniska plattan
Plattans bredd avgör om den divergerande dubbelsubduktionen kan upprätthållas. Den inverterade "U"-formen på oceanplattan är inte en effektiv geometri för att den ska sjunka på grund av mantelmaterialen under. Dessa mantelmaterial måste fly genom toroidflöde vid kanten av den subducerade oceaniska plattan. Med en smal oceanisk platta (bredd < 2000 km) kan den fångade manteln under oceanplattan effektivt fly genom toroidflöde. Däremot, för en ihållande oceanisk platta (bredd > 2000 km), kan den fångade manteln under oceanplattan inte fly effektivt genom toroidflöde och systemet kan inte upprätthållas. Därför kan divergerande dubbelsubduktion endast förekomma i en liten smal oceanisk platta men inte i stor bredd oceanisk platta. Detta förklarar också varför den är sällsynt i naturen och de flesta subduktionszoner är enkelsidiga.
Subduktionsordning
Subduktionsordning styr geometrin för divergerande dubblad subduktion. Den sida som börjar subducera tidigare går in i eklogitiseringsnivån tidigare. Täthetskontrasten mellan plattan och manteln ökar vilket gör att plattan sjunker snabbare, vilket skapar en positiv feedback. Det resulterar i en asymmetrisk geometri där plattans längd är längre på den sida som subducerar tidigare. Plattdragningen, mängden poloidalt flöde och konvergenshastigheten på sidan med kortare längd kommer att reduceras.
Det är fortfarande oklart hur initiering sker för båda sidor av en enda platta om subduktion är i form av divergerande dubbel subduktion, även om denna subduktionstyp har observerats tydligt. Detta beror på att det är svårt att bryta en rörlig oceanisk platta (dvs. fungerar som en bakkant, som rör sig i motsatt riktning av den pågående, tidigare initierade subduktionen) på grund av bristande kompression som krävs för forcerad (inducerad) subduktionsinitiering. Därför kräver självkonsekvent initiering av divergerande dubbelsubduktion, tillsammans med andra former av dubbelsubduktion, ytterligare studier av strukturella och magmatiska poster.
Rörelsetillståndet för de överordnade plattorna
Rörelsetillståndet för överordnade plattor styr geometrin för divergent dubblerad subduktion och kollisionspositionen. Längden på den subducerande plattan under en stillastående överliggande platta är kortare eftersom mantelflödet är svagare och subduktionen är långsammare. Däremot är längden på den subducerande plattan under en fritt rörlig platta längre. Dessutom flyttas kollisionspositionen mer åt sidan med stillastående plåt eftersom tillbakarullningen är snabbare på den fritt rörliga sidan.
Tjockleken på de överordnade plattorna
Tjockleken på de överordnade plattorna har liknande effekt som rörelsetillståndet för de överordnade plattorna för att styra geometrin för divergerande dubbelsubduktion och kollisionspositionen. En tjockare överstyrande platta hindrar subduktion på grund av den större friktionen. Det resulterar i en kortare platta. Vice versa, en tunnare överordnad platta har en längre platta.
Täthetskontrast mellan oceanisk platta och mantel
Större densitetskontrast mellan oceanplattan och manteln skapar en större negativ flytförmåga hos oceanplattan. Det resulterar i en snabbare subduktion och en starkare rollback. Därför förbättras också mantelflödet som induceras av tillbakarullningen (poloidflöde). Konvergenshastigheten ökas, vilket resulterar i en snabbare och kraftigare kollision mellan de två överordnade plattorna.