Dannelse af en ny subduktionszone med varm eller kold begyndende kanal

Den nuværende faste jord er faktisk aktiv, med nye plader, der genererer i de midterste havrygge, og nogle gamle plader synker tilbage i det indre gennem subduktionszoner. Subduktion er således en nøgleproces i Jordens tektonik og geodynamik. Imidlertid er dannelsesmekanismen for en ny subduktionszone, dvs. subduktionsinitiering (SI), meget omdiskuteret.

Denne proces var fokus for en undersøgelse ledet af prof. Zhong-Hai Li (University of Chinese Academy of Sciences). "Sammenlignet med den langsigtede modne subduktion er dens initiering mere som en 'øjeblikkelig' proces med begrænsede geologiske optegnelser. Desuden oplever disse registreringer erosion og modifikation ved den senere subduktion. Følgelig er de resterende geologiske registreringer sjældne, hvilket spiller som en stor barriere for en bedre forståelse af subduktionsinitieringsprocessen," siger Li.

Geologer forsøgte at dechifrere SI-processen ved at analysere de karakteristiske klippeoptegnelser. Den mest undersøgte karakteristiske magmatiske optegnelse er forearc rock-sekvensen (forearc basalt-boninite-arc tholeiites) i Izu-Bonin-Mariana (IBM) subduktionszonen. Derudover har ophioliterne af SSZ-typen (Supra-Subduction-Zone), f.eks. i Troodos (Cypern) og Semail (Oman), sammenlignelige petrologiske og geokemiske egenskaber med IBM-forearc-sekvensen.

Det foreslås således yderligere, at SSZ-ofiolitten kunne dannes under subduktionsinitiering. En anden type geologisk registrering for SI er den metamorfe sål, som normalt er ledsaget af SSZ-ofiolitten. Alle disse magmatiske og metamorfe optegnelser peger på en høj temperatur og lavtrykstilstand for SI.

Så er spørgsmålet, om forekomsten af ​​al subduktionsinitiering i naturen kræver en sådan kritisk tilstand med ret høj temperatur på lave dybder, siger Li.

I det nuværende hav er der flere subduktionszoner i tidlige stadier med differentielle geologiske registreringer, for eksempel Puysegur-subduktionszonen syd for New Zealand. Denne SI-proces mangler de typiske magmatiske og metamorfe optegnelser. I stedet inkluderer de geologiske optegnelser reaktionerne fra strukturel deformation og sedimentær udvikling.

Tilsvarende er der en række unge oceaniske subduktionszoner i det vestlige Stillehav, f.eks. Negro-subduktionszonen i Suluhavet og de nordlige Sulawesi- og Cotabato-subduktionszoner i Celebeshavet. De termiske forhold i disse begyndende subduktionskanaler bør være koldere, i det mindste lavere end den nødvendige temperatur til dannelse af ophiolit og metamorf sål.

"Det indikerer således, at den ekstremt høje temperaturtilstand på lave dybder, til generering af naturligt observeret ophiolit og metamorf sål, kun repræsenterer højtemperaturslutelementet af subduktionsinitiering, men ikke kan bruges som diagnostik for alle SI ," siger Li, og han foreslår yderligere to kontrasterende regimer til subduktionsinitiering, dvs. de varme kontra kolde endemedlemmer.

Det varme SI-regime er mere "traditionelt" med de geologiske registreringer af magmatiske og metamorfe bjergarter, der er blevet betragtet som de typiske reaktioner af SI og endda som diagnostik til at dechifrere paleo-SI-tilfælde i orogenerne. I modsætning hertil mangler det kolde SI-regime en sådan form for magmatiske og metamorfe optegnelser og tiltrækker derfor mindre opmærksomhed i observationsstudier, men forekommer for mange subduktionszoner.

"Følgelig er SSZ-ofioliten og den metamorfe sål kun de typiske registreringer af varm SI, men genereres ikke nødvendigvis i det kolde SI-regime. Vi kan således ikke bruge sådanne specifikke klipperegistre til at bedømme forekomsten af ​​SI eller ej; i stedet kan flere geologiske svar bør kombineres for at få et fuldt overblik over dette forvirrende problem," siger Li.

Undersøgelsen er publiceret i tidsskriftet National Science Review .

Flere oplysninger: Zhong-Hai Li, Varm versus kold subduktionsinitiering, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae012

Leveret af Science China Press