Morfostruktury a oceánského dna • Středooceánské hřbety, • Transformní zlomy • Lávová plateau • Abyssální plošiny • Příkopy • Vulkanické ostrovy (nad horkými skvrnami)
Divergentní rozhraní
Divergentní rozhraní
Transformní rozhraní (všimněte si opačného smyslu rel. Pohybu na zlomech transkuretních (San Andreas a transformních)
San Andreas
Transform
Tranformní rozhraní
Konvergentní rozhraní Tři subtypy: • oceán - kontinent • ostr. oblouk- oceán • kontinent-kontinent
Konvergentní rozhraní
• Ocean-Continent:
• •
Andes, Cascades Ocean-Ocean: Aleutians, Japan Continent-Continent: Himalaya, Alps
Konvergentní rozhraní
• Příkopy a subdukční zóny • Zemětřesení koncentrovaná podél Benioffovy zóny • Zonalita vulkanismu, alkalicko-vápenatý, •
explozivní) Orogeneze – vznik lineárních orogénů
– Andský typ – vulk. Oblouk na kontinentu (akt. Kont. okraj) – Himalájský, alpský typ- kolizní orogén, záv. stádium wilsonova cyklu, suturní zóny – ofiolity – indikují místa někdejších oceánských prostor
Pohyb litosférických desek
Desková tektonika na sz. USA
Wilsonův cyklus
Rozpad Pangey
Rozpad Pangey
Rozpad Pangey
Rozpad Pangey
Rozpad Pangey
Horninový cyklus a plate tektonika
Horninový cyklus a plate tektonika, recyklace hmoty mezi kůrou a pláštěm na příkladě subdukčních zón
Látkové cykly (cyklus vody a uhlíku)
Cyklus uhlíku v přírodě
Geologické procesy na deskových rozhraních • divergetní: magmatismus, př. vulkanická činnost,
•
•
hydrotermální aktivita, vznik ložisek hydrotermálních rud, primitivní formy života, tektonické procesy (zemětřesení, sedimentace, deformace kůry na kont. riftech atd.) konvergentní: magmatismus, vulkanismus, deformace kůry (ostrovní oblouky, aktivní kont. okraje), vznik subdukčně akrečních orogénů, seismicita, intenzvní exodynamické jevy, sedimentace na kont. okraji, v zaobloukových a předobloukových pánví, vznik akrečních klínů, přirůstání nově vytvořené kůry kont. typu transformní: deformace kůry, seismicita, intraoceánské úzké pánve
Vulkanismus středooceánské hřbety – tavení sv. pláště, který je anomálně blízko zemského povrchu, tholeiitický chemismus, – primitivní složení, ochuzen o lehké vzácné zeminy, litofilní elementy, obohacen o těžké vzácné zeminy (HREE)
Vulkanismus na středooceánských hřbetech
75 o
– v některých případech kombinován i s aktivitou horkých skvrn (Island) Reykjanes Ridge
60 o
Eurasian Plate
Juan de Fuca and Gorda Ridges
Eurasian Plate
Walla Walla
t
30 o
Pacific Plate
African Plate Galapagos Spreading Center
0o
Indian Plate
Nazca Plate
American Plate
30 o
60 o
Central Indian Ocean Ridge
South East Indian Ocean Ridge
S
Antarctic Plate 75 o
Vulkanismus intradeskový
vzniká nad tzv. horkými skvrnami (hot spots) v plášti, většinou bazaltický (alkalické bazalty, méně tholeiity, většinou málo explozivní, vytváří se rozsáhlá plató, nebo vulkanické ostrovy, případně izolované sopečné většinou štítové vulkány – příklady: – oceánský intradeskový magmatismus: Havajské ostrovy, Azory, Kanárské ostrovy, Island a další – Kontinentální, Dekkan, Coloradské plató, Sibiřské trappy aj. 75 Iceland
60 Cobb
Baja
Pacific Plate Caroline
0 Cocos
Indian 30 Plate
SE Australia
Hawaii
G. Meteor Cape Verde
Madeira Canary Tibesti Darfur Ethiopia Hoggar Cameroon
Fernando African Ascension Comoro Galapagos American Plate Samoa Marquesas E. Africa St Helena Trindade Plate Reunion Easter Society San Felix Pitcairn Vema Tubai Gough Tristan Juan Fernandez Cape Croze t Kerguelen Bouvet
Antarctic Plate
75
Azores
Yellowstone Bermuda
30
60
Eurasian Plate
Bowie
Eurasian Plate
Příklad přesunu severoamerické desky nad horkou skvrnou
– skvrna nyní situována pod Yellowstonským Nár. parkem, stopa pohybu k SZ, bazalty Snake River a basalty Kaskádového pohoří WA MT
Walla Walla
CRBG ID Present
OR
Yellowstone
WY
SRP
CA
NV UT
Vulkanismus spjatý se subdukčními zónami – magma vzniká tavením pláště nad subdukující deskou s níž se uvolňují fluida, dominují silně explozivní typy vulk. činnosti, chemismus odlišný (CA vulkanity, méně bazalty, více andesity, dacity až ryolity) – vysoce explozivní, – Příklady: ostrovní oblouky: Japonsko, Aleuty, Indonésie, Karibik (Antily) – Aktivní kont. okraje, Andy, Kordilléry,
Suprasubdukční vulkanismus – magma má vysoké obsahy fluid, je více viskózní, nižší teploty, – vysoká explozivita – střídání výlevů láv s explozemi (vytváření mocných a plošně rozsáhlých pyroklastik – typické sopky – stratovulkány, složené vulkány, – velká rizika spjatá zejména s výbuchy – pyroklastické horké proudy, laviny, lahary atd.
Příklad subsukčně vázaného vulkanismu na aktivní kont. okraj Sevení Ameriky (Sz. USA)
Pohyb litosférických desek a orogeneze • geometrie subdukčních zón určuje charakter
• •
deformací kůry na konvergentních rozhraních, (rozsah a typ orogénů, morfologii pohoří a pánví atd.) typy orogénů: - spjaté se subdukcí oc. kůry– subdukčně akreční orogény na aktivních kont. okrajích, (Andy, Kordilléry, Appalachidy aj.) kolizní – kolize kont. litosférických desek – Himálaje, Alpy
Orogény spjaté se subdukcí • Pacifický typ • Andský typ
E- or NE-direct ed subduct ions W-direct ed
subduct ions
Geodynamické podmínky subdukčních systémů na západním a východním Pacifiku Rozdílný charakter subdukce je dán interakcí subdukující litosféry a směru toku v astenosféře na západě jsou proti sobě, na východě paralelní
Orogény spjaté se subdukcí (pod oceánskou kůru, pod aktivní kont. okraj)
Pacifický typ subdukce (vznik ostrovních oblouků, zaobloukových pánví), morfologicky nevýrazné orogény, malé zkrácení
Přechod oceánické subdukce do kontinentální kolize (vznik bivergentního orogénu)
Alpský typ subdukce a následné kolize
Gravimetrické (Bougerovy) anomálie a tepelný tok
Apenninský typ subdukce
Apennines Alps Apennines Alps
Seismický profil Centrálními Alpami
N
TRANSALP Working Group, GRL, 2002
SW
Seismický řez Jižními Apeninami 10 km
N FOREBELT Central-eastern Alps - CropTransalp
RETROBELT
TRANSALP Working Group, GRL, 2002
Southern Apennines - CropM5 SW
10 km
FOREBELT
Merlini et al., 2000
extenze
akreční klín hlouběji než předpolí
Rozdíly v orogénech v důsledku subdukční asymetrie
0 km 3 0 BASEMENT 6 0 9 PLIOCENE BASE 0 Front of the Alps
OLIGOCENE BASE
2000 m 4000 m
A ALPS Milan Venice
3000 m 7000 8000 5000 m
APENNINES
2 vergences
NW
ADRIATIC SEA
3000 5000
A
Front of the Apennines
Dal Piaz, 1997
1000 .
Rome
B
0km 10-
1 vergence
m0
?
Apulian Pl
5000
10000
NE
0m
MioceneFlysch & Cret.-Olig. Clays
atform
The Apenninicplatform thrusts on the Ligurian units
5000
10000
4 Km
Tyrrhenian back-arc basin
15000
15000
?
2020000
New Moho
200 km
40
?
4 Km 20000
Continental Crust
Asthenosphere
B
o Moh riatic d A zoic Meso Lithospheric Mantle
Důsledky ústupu subdukce na morfologii nadložní desky
Apeniny highest m ou ntain
M IGRA TIN G W A V ES faster than denudation rate
3 km 2
d ivid e
W
E
3rd ord er w avelength 2nd ord er w avelength 1st ord er w avelength
1 0
50 km
W
vertical exaggeration x 10
migrating system 20-30 mm/a
denudat ion rat e <1 mm/ a
E
Extensional belt 3 km
t1
t2
Accretionary wedge t3
t4
2 1 0
50 km vertical exaggeration x 10
Slab rollback 20-30 mm/a t1
Salustri et al., 2002
t2
t3
t4
U= svrchní deska (fixov.) H= hrana subdukce L=spodní deska S=rychlost subdukce S=HL=UH-UL Vztahy mezi rychlostí konvergence, subducke a pohybem hrany subdukce (subduction hinge)
Vztah rychlosti subdukce, rychlosti konvergence a zkrácení deformovaného orogénu (velikost zkrácení není závislá na rychlosti subdukce)
Vztahy mezi rychlostí konvergence a velikosti zkrácení v orogénu (důsledky rigidity okraje desky)
Orogény spjaté se subdukcí orinetovanou k západu a východu
2 1
Příklad ústupu def. fronty na příkladě Betické kordilléry (Španělsko)
Příklady akrece jednotek při západním okraji jihoamerické platformy (v centrálních Andách v období paleozoika
Vývoj peruánských And (od riftingu ve sp. křídě po laramskou a terciérní kompresi
Geologické řezy Andami řez s. Andami: A – Ecuadorské Andy, B – Centrální Peruánské Andy, C – Bolívijské Andy
Rozdíly mezi Apeninským orogénem a orogény v Egejském moři a Turecku (Tauridy)
Thin lithosphere
Thick lithosphere
Subdukčně - akreční orogény • Altaidy, Kordilléry, Appalachidy, aj. • Přechodní typy – nejprve subdučně
akreční procesy, pak kolize kontinentů (např. variscidy),
The Altaid orogenic complex in Asia
Geologická mapa Alp
Schematická geologická mapa západních Alp s vyznačením geofyzikálních profilů
Geologický řez západními Alpami po linii NFF-20 East
Geologický řez západními Alpami po linii NFF-20 West
Stáří a typ sedimentace, magmatismu a tektonometamorfních procesů v jednotkách Alp
Poměry mezi horizonáltními pohyby litosférických desek a vertikálními pohyby (řádový rozdíl v rychlostech)
- horizontální pohyby jsou 10 – 100 x rychlejší než vertikální pohyby
- deskové tektonice dominují tangenciální síly
