T-G model - pl.pdf - ekspansja ziemi - sknguwr

Frontiers of Fundamental Physics

Edited by M. Barone and F. Selleri,

Plenum Press, New York and London, 1994, p. 335-337.

Polska wersja artykułu

opublikowanego

w języku angielskim

TENSYJNO – GRAWITACYJNY MODEL ŁUKÓW WYSP

Jan Koziar, Leszek Jamrozik

Instytut Nauk Geologicznych

Uniwersytet Wrocławski, pl. M. Borna 9

50-204 Wrocław

Aktywne krawędzie kontynentów to strefy, gdzie według tektoniki płyt, kompensowany jest spreading

litosfery oceanicznej. Bazujący na tym założeniu pierwotny model (Isacks i in. 1968) był stopniowo mo-

dyi kowany w różny sposób. Ostatecznie jawi się on jako sztuczna konstrukcja o wiele mniej przekonująca

od modelu spreadingu i spotyka się z krytyką ze strony wielu autorów (Tanner 1976, Carey 1977, Pfeufer

1981, Czudinov 1985, Koziar, Jamrozik 1991).

W jawnej niezgodzie z modelem tektoniki płyt jest podwójna strefa Benioffa odkryta pod Wyspami Ja-

pońskimi (Hasegawa i in. 1978) i jej przeciwne zorientowane reżimy tektoniczne na dwóch powierzchniach

hipocentrów: prawie pozioma tensja na dolnej powierzchni i podobnie zorientowana kompresja na górnej

powierzchni (ryc. 1).

Ryc. 1. Podwójna strefa sejsmiczna i kierunki

naprężeń w górnej i dolnej powierzchni

hipocentrów.

Ryc. 2. a) Model destrukcji litosfery poniżej luków

wysp wynikający z ryc. 1.

b) Płytowo-tektoniczny model deformacji

litosfery poniżej łuków wysp.

Dolna powierzchnia przecina dolną część poziomej płyty oceanicznej. Dystans między obu powierzch-

niami wynosi 30 – 40 km. Przesunięcia ścinające odpowiadające stwierdzonej tensji i kompresji, odniesio-

ne do odpowiednich powierzchni hipocentrów, oznaczają osuwanie się materiału litosfery pomiędzy tymi

powierzchniami. Wynika z tego schemat destrukcji litosfery przedstawiony na ryc. 2a.

Schemat ten jest zgodny z tensją pod rowami oceanicznymi i ze stwierdzanym tu schodowym obniża-

niem się litosfery oceanicznej wzdłuż uskoków grawitacyjnych.

335

Z przedstawionego modelu wynika, że jego tektoniczny kontekst jest odwrotny do zakładanego przez

tektonikę płyt (ryc. 2b). Co więcej, model ten zgadza się z diapiryzmem górnego płaszcza pod aktywnymi

krawędziami kontynentów wyznaczającym reżim tensyjny, ze spreadingiem załukowym i z ekstensyjnym

rozwojem mórz zaułkowych. Te trzy procesy były zawsze w niezgodzie z płytowo – tektonicznym mode-

lem kolizji płyt.

Przedstawiona powyżej grawitacyjna destrukcja płyty oceanicznej wyjaśnia wygięty kształt łuków

wysp i upad strefy Benioffa skierowany zawsze do wnętrza łuku (ryc. 3).

Podobną grawitacyjną interpretację przedstawił Carey (1976).

Tensyjny rozwój strefy Benioffa jako całości przedstawia ryc. 4.

Tonięcie fragmentów litosfery oceanicznej spowodowane jest

Ryc. 3. Grawitacyjna destrukcja płyty oceanicznej

determinuje relację między wygięciem łuku wyspowego

a upadem strefy sejsmicznej.

Ryc. 4. Tensyjno-grawitacyjny model

całej strefy sejsmicznej.

dobrze udokumentowanym podgrzaniem i obniżeniem gęstości astenosfery pod aktywnymi krawędziami

kontynentów. Termalna aktywacja ma tu tę samą przyczynę, co grawitacyjna destrukcja – jest nią rozcią-

ganie.

Płytka część litosfery pomiędzy rowem oceanicznym a wierzchołkiem diapiru wyznaczonym przez linę

wulkanu musi być grawitacyjnie przesuwana w kierunku rowu (ryc. 5).

Ryc. 5. Grawitacyjny ślizg łuku wyspowego jako re-

zultat obniżania litosfery u jego czoła i diapirowego

wypiętrzania poniżej linii wulkanów.

Ryc. 6. Horyzontalne przemieszczenia mas

skalnych w przypadku:

a) grawitacyjnego nasuwania łuku wyspowego

b) podsuwania litosfery oceanicznej (założenie

tektoniki płyt).

336

Proces ten poniżej udowodnimy.

Powierzchnia ścinania wyznaczona przez płytkie trzęsienia pod łukami wysp nie jest częścią strefy Be-

nioffa, jak zakłada model tektoniki płyt. Zapada ona łagodnie w kierunku linii wulkanów (Plafker 1965).

Zatem powierzchnia ta nie potwierdza schematu przedstawionego na ryc. 2b. Natomiast może być ona

interpretowana jako powierzchnia grawitacyjnego ślizgu. Ta ostatnia interpretacja potwierdzona jest przez

horyzontalne przemieszczenia mas skalnych towarzyszące trzęsieniom płytkim. Przy transporcie grawita-

cyjnym masy te powinny być transportowane w kierunku rowu (ryc. 6a).

Jeżeli jednak założymy podsuwanie się litosfery oceanicznej (tektonika płyt), to powinny być one ści-

skane (ryc. 6b). W rzeczywistości mamy do czynienia z pierwszym przypadkiem, co wykazują dane przed-

stawione przez Parkina (1969) Plafkera i Savage’a (1970) oraz Fitcha i Scholtza (1971).

Grawitacyjny ślizg łuku wyspowego jest dokumentowany również przez pionowe przemieszczenia mas

skalnych. Charakterystyczną cechą takiego ślizgu jest wypiętrzanie frontalnej części i obniżanie tylnej czę-

ści przemieszczanych mas skalnych. Jest to reguła w aktywnych krawędziach kontynentów (Parkin 1969,

Plafker, Savage 1970 oraz Fitch, Scholtz 1971).

Na schemacie (ryc. 5) widoczne są dwa oddzielne, lecz przyczynowo powiązane mechanizmy. Pierw-

szy, głębiej posadowiony, polega na powolnym obniżaniu się obszaru w pobliżu rowu i powolnym podno-

szeniu się obszaru w pobliżu linii wulkanów. Drugim mechanizmem jest grawitacyjny ślizg wyrównujący

rosnące różnice wysokości. Swego czasu oba mechanizmy zostały rozpoznane przez Haarmanna (1926,

1930) i nazwane odpowiednio tektogenezą pierwotną i wtórną. Charakter pierwszej z nich był zawsze trud-

ny do określenia. W aktywnych krawędziach kontynentów może on być odtworzony na podstawie dobrze

udokumentowanych procesów wgłębnych. Przyczyną tektogenezy pierwotnej jest ewidentne rozrywanie

litosfery i rozciąganie niżejległego płaszcza.

Podobny model, choć nie sięgający tak głęboko w płaszcz Ziemi, uzyskali autorzy dla śródlądowych

pasm fałdowych (Koziar, Jamrozik 1985a,b).

Z obu modeli wynika, że zarówno aktywne krawędzie kontynentów jak i śródlądowe pasma fałdowe nie

kompensują spreadingu litosfery oceanicznej. Przeciwnie, litosfera jest rozsuwana również tutaj, chociaż

na mniejszą skalę niż na grzbietach oceanicznych.

LITERATURA

Carey S.W., 1976, The Expanding Earth, Elsevier, Amsterdam – Oxford – New York.

Czudinov J., 1985, Geologija Aktivnych Okeaniczeskich Okrain i Globalnaja Tektonika” (Geology of Ac-

tive Continental Margins and Global Tectonics) , Nedra, Moskva.

Fitch T. and Scholtz Ch., 1980, Mechanism of underthrusting in southwest Japan: A model of convergent

plate interactions. J. Geophys. Res . 76: 7260-7292.

Haarmann E., 1926, Über die Kraftquelle der Tektogenese. Zeitschr. Deutsch. Geol. Geselschaft .

78: 71-83.

Haarmann E., 1930, Die Oszillationstheorie, Ferdinand Enke Verlag. Stuttgart.

Hasegawa A., Umino N., Takagi A., 1978, Double-planed structure of the deep seismic zone

in the Northwestern Japan Arc, Tectonophysics 47: 43-58.

Isacks B., Oliver J., Sykes L., 1968, Seismology and the New Global Tectonics, J. Geophys. Res . 73:

5855-5899.

337

Koziar J., Jamrozik L., 1985a, Tension - gravitation model of tectogenesis, in: „Proceeding reports of the

XIII-th Congres of KBGA” , Polish Geological Institute. Cracov: 195-199.

Koziar J., Jamrozik L., 1985b, Application of the tension-gravitation model of tectogenesis to the Car-

pathian orogen reconstruction, in: „Proceeding reports of the XIII-th Congres of KBGA” , Polish Geo-

logical Institute. Cracov: 200-2003.

Koziar J, Jamrozik L., 1991, Tensyjno - grawitacyjny model subdukcji (Tension – gravitational model of

subduction). Polskie Towarzystwo Geologiczne, Oddz. Poznański, Str. Referatów

(1990-1991) : 34-39.

Parkin E.J., 1964, Horizontal crustal movements determined from surveys after the Alaskan earthquake of

1964, The Prince William Sound Alaska earthquake of 1964 and aftershocks. U. S. Dep.

of Commer. 3: 35-38.

Pfeufer J., 1981, Die Gebirgsbildungsprocesse als Folge der Expansion der Erde, Verlag Glückauf, Essen.

Plafker G., 1965, Tectonic deformation associated with the 1964 Alascan earthquake, Science 148:

1675-1687.

Plafker G., Savage J., 1960, Mechanism of the Chilean earthquake of May 21 and 22, 1960. Geol. Soc. Am.

Bull. 81:1001-1030.

Tanner W., 1973, Deep-sea trenches and the compression assumption., AAPG Bull . 57: 2195-2206.

338

T-G model - pl.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: