Геотектоника с основами геодинамики - Хаин В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Наблюдаемая глубинность зон Беньофа широко варьирует как от одной зоны к другой, так и по простиранию одной и той же зоны. В частности, глубинность одной из наиболее протяженных сейсмофокальных зон, Андской, убывает от 600 км в ее центральной части до 150-100 км на флангах. Изменения происходят дискретно, в соответствии с сегментацией этой зоны субдукции.
Вертикальное распределение сейсмических очагов в зонах Беньофа крайне неравномерно. Их количество максимально в верхах зоны, убывает по экспоненте до глубин 250-300 км, а затем возрастает, давая пик в интервале от 450 до 600 км. Под активными вулканическими поясами наблюдается еще один низкосейсмичный (а иногда асейсмичный) пробел на глубине 150-200 км (см. рис. 6.13). В разных зонах Беньофа или их сегментах в зависимости от глубинности реализуется соответствующая верхняя часть этого вертикального профиля, самые малоглубинные зоны не достигают даже первого асейсмичного пробела.
Направление наклона зон Беньофа. Все зоиы Беньофа ориентированы наклонно. В окраинно-материковых системах, в том числе и в сложно построенных системах японского типа, они всегда погружаются в сторону континента, поскольку субдуцирует именно океанская литосфера. В зонах субдукции океанского (марианского) типа направление наклона не контролируется местонахождением ближайшего континента. Здесь при конвергентном взаимодействии двух плит океанской литосферы погружается та, которая древнее, а следовательно, толше и тяжелее. Соответствующая зона Беньофа наклонена, таким образом, под более молодую океанскую литосферу, где бы она ни находилась. Так, зона Тонга-Кеомадек наклонена на запад (в сторону Австралии): позднемеловая литосфера погружается в этом направлении под олигоценовую. Расположенная кулисообразно к ней зона Новых Гебрид наклонена на северо-восток (к центральной части Тихого океана), так как палеоценовая литосфера субдуцирует в этом направлении под миоценовую литосферу бассейна Фиджи.
Рис. 6.9. Профили зон Беньофа:
А-Алеутская (восточная часть); П - Андская в Центральном Перу; Ч - Андская в Северном Чили; Я - Японская (центральная часть); К - Курило-Камчатская (ceверная часть); Т - Тонга; И - Идзу-Бонинская (центральная часть), НГ - Новогебридская. По Дж. Дьюи (1980), с дополнениями Числа рядом с буквенными обозначениями - возраст субдуцирующей океанской литосферы у желоба. Внизу - график зависимости среднего наклона зон Беньофа на глубинах 0-400 км (?) от скорости конвергенции литосферных плит (V) по Т. Иококуре (1991)
Профиль зон Беньофа. Наклон каждой сейсмофокальной зоны меняется с глубиной, тем самым вырисовывается ее поперечный профиль. Небольшие углы наклона у поверхности (35-10°) с глубиной увеличиваются: сначала очень незначительно, затем обычно следует отчетливый перегиб, за которым возможно и дальнейшее постепенное нарастание наклона, вплоть до почти вертикального. Практически все разнообразие профилей закономерно размещается между двумя крайними их видами (рис. 6.9). Один представлен в таких системах океанского типа, как Новые Гебриды, Идзу-Бонинская. Наблюдается сравнительно крутой наклон близ поверхности (около 30°), перегиб уже на глубинах до 100 км, увеличение наклона до максимальных значений и, наконец, на самых больших глубинах (на подходе к нижней мантии) возможно резкое выполаживание. Другой крайний случай представлен на центральном отрезке окраинно-материковой Андской системы. Здесь зона Беньофа уходит от желоба очень полого (10-20°), перегиб находится значительно глубже (200-250км), а за ним крутая часть профиля прослеживается с пробелами при низкой сейсмической активности.
Малоглубинные зоны Беньофа могут заканчиваться выше перегиба субдуцирующей литосферы, и профиль у них почти прямолинейный.
Профиль зоны Беньофа трассирует положение субдуцирующей плиты, которое регулируется многими факторами. Общий усредненный наклон плиты в наибольшей степени определяется его обратной зависимостью от скорости конвергенции (см. рис. 6.9, внизу) и прямой - от возраста (мощности, средней плотности) субдуцирующей океанской литосферы. В случае высокой "абсолютной" скорости надвигания висячее крыло перекрывает океанскую литосферу и образуется горизонтальный отрезок зоны Беньофа, ограниченный флексурными перегибами, как это видно, в частности, под Центральными Андами. Формирование широкой аккреционной призмы, такой, как на активной окраине Аляски, также ведет к выполаживанию оказавшейся под ней близповерхностной части зоны Беньофа.
Вероятной причиной неравномерного нарастания крутизны уходящей в мантию сейсмофокальной зоны и соответствующих изгибов ее профиля считают уплотнение субдуцирующей литосферы вследствие фазовых переходов. В частности, полагают, что на глубинах 40-60км дегидратация минералов и преобразование габбро в эклогиты приводит к уплотнению приблизительно на 20%, а это создает дополнительные, направленные вниз напряжения. Дальнейшее уплотнение связывают с фазовым переходом оливин - шпинель на глубинах 300-350 км. Наконец, там, где наблюдается резкое выполаживание зоны Беньофа на подходе к нижней мантии, сейсмические очаги тоже, по-видимому, трассируют соответствующий изгиб литосферы, (которая в этих случаях либо скользит по поверхности нижней мантии (что возможно при двухъярусной конвекции), либо ложится на эту поверхность по мере гравитационного опускания субдуцирующей литосферы и обкатывания ее линии перегиба (у желоба) в сторону океана.
