Тройной стык - Triple junction

Для конфигурации солнечного элемента см. Многопереходный солнечный элемент.

Не путать с Тройная точка.

А тройной стык это точка, где границы трех тектонические плиты встретить. В тройном стыке каждая из трех границ будет одного из 3-х типов: гребень (Р), траншея (T) или преобразовать вину (F) - и тройные стыки могут быть описаны в соответствии с типами края пластины, которые встречаются в них (например, Transform-Transform-Trench, Ridge-Ridge-Ridge или сокращенно F-F-T, R-R-R). Из множества возможных типов тройного соединения лишь несколько стабильный во времени («стабильный» в этом контексте означает, что геометрическая конфигурация тройного соединения не изменится в течение геологического времени). Встреча 4 или более пластин также теоретически возможна, но стыки будут существовать только мгновенно.^[1]

Главный тектоническая плита границы - гребень (красный), желоб (зеленый), трансформация (черный) - и соответствующие тройные стыки (желтые точки)

История

Первая научная статья, детализирующая концепцию тройного стыка, была опубликована в 1969 г. Дэн Маккензи и В. Джейсон Морган.^[2] Этот термин традиционно использовался для пересечения трех расходящихся границ или хребтов распространения. Эти три расходящиеся границы идеально пересекаются под углами около 120 °.

В тектоника плит Согласно теории, во время распада континента образуются три расходящиеся границы, исходящие из центральной точки (тройное соединение). Одна из этих расходящихся границ пластин выходит из строя (см. авлакоген ), а два других продолжают распространяться, образуя океан. В открытие юга Атлантический океан начался на юге южноамериканец и Африканский континенты, достигнув тройного стыка в настоящее время Гвинейский залив, откуда он продолжил на запад. NE-тренд Корыто Бенуэ - неудавшаяся рука этого сочленения.^[3]

С тех пор термин тройное соединение стал обозначать любую точку, где встречаются три тектонических плиты.

Интерпретация

Свойства тройных стыков легче всего понять с чисто кинематической точки зрения, когда пластины жесткие и движутся по поверхности Земли. В этом случае не требуется никаких знаний о недрах Земли или геологических деталях коры. Другое полезное упрощение состоит в том, что кинематика тройных стыков на плоской Земле по существу такая же, как на поверхности сферы. На сфере движения пластин описываются как относительные повороты вокруг Поляки Эйлера (видеть Реконструкция пластины ), и относительное движение в каждой точке вдоль границы пластины можно рассчитать по этому вращению. Но область вокруг тройного стыка достаточно мала (по сравнению с размером сферы) и (обычно) достаточно далеко от полюса вращения, поэтому относительное движение через границу можно считать постоянным вдоль этой границы. Таким образом, анализ тройных стыков обычно можно проводить на плоской поверхности с движениями, определяемыми векторами.

Стабильность

Тройные соединения могут быть описаны и их стабильность оценена без использования геологических деталей, а просто путем определения свойств гребни, траншеи и преобразовать разломы вовлечены, делая некоторые упрощающие предположения и применяя простые вычисления скорости. Эта оценка может быть обобщена для большинства реальных условий тройного соединения при условии, что допущения и определения в целом применимы к реальной Земле.

Стабильный стык - это такой стык, при котором геометрия стыка сохраняется со временем по мере движения задействованных пластин. Это накладывает ограничения на относительные скорости и ориентацию границ пластины. Неустойчивый тройной стык со временем изменится, превратившись либо в другую форму тройного стыка (RRF-переходы легко эволюционируют в FFR-переходы), изменит геометрию или просто станет невозможным (как в случае FFF-переходов).

Если предположить, что плиты жесткие, а Земля сферическая, Леонард Эйлер Теорема о движение по сфере может использоваться для сведения оценки устойчивости к определению границ и относительных перемещений взаимодействующих пластин. Жесткое предположение очень хорошо выполняется в случае океаническая кора, а радиус Земли на экваторе и полюсах изменяется только примерно в одной части на 300, так что Земля очень хорошо приближается к сфере.

Маккензи и Морган^[4] впервые проанализировал устойчивость тройных стыков, используя эти предположения с дополнительным предположением, что Полюса Эйлера описывающие движения пластин были такими, что они приближались к прямолинейному движению по плоской поверхности. Это упрощение применяется, когда полюса Эйлера удалены от рассматриваемого тройного стыка. Определения, которые они использовали для R, T и F, следующие:

• R - конструкции, производящие литосфера симметрично и перпендикулярно относительной скорости пластин с обеих сторон (это не всегда применимо, например, в Аденский залив ).
• Т - структуры, поглощающие литосферу только с одной стороны. Вектор относительной скорости может быть наклонен к границе пластины.
• F - активные неисправности параллельно вектору скольжения.

Критерии устойчивости

Для существования тройного стыка между пластинами A, B и C должно выполняться следующее условие:

_Аv_B + _Bv_C + _Cv_А = 0

куда _Аv_B - относительное движение B относительно A.

Это условие можно представить в пространстве скоростей, построив треугольник скоростей ABC, где длины AB, BC и CA пропорциональны скоростям _Аv_B, _Bv_C и _Cv_А соответственно.

Для стабильного существования тройного стыка также должны быть выполнены дополнительные условия - пластины должны двигаться таким образом, чтобы их индивидуальная геометрия оставалась неизменной. В качестве альтернативы тройной стык должен перемещаться таким образом, чтобы оставаться на всех трех задействованных границах пластины.

Эти критерии могут быть представлены на тех же пространственных диаграммах скоростей следующим образом. Линии ab, bc и ca соединяют точки в пространстве скоростей, что оставляет геометрию AB, BC и CA неизменной. Эти линии такие же, как и линии, соединяющие точки в пространстве скоростей, в которых наблюдатель может двигаться с заданной скоростью и все еще оставаться на границе пластины. Когда они нанесены на диаграмму, содержащую треугольник скоростей, эти линии должны иметь возможность пересекаться в одной точке, чтобы тройное соединение существовало стабильно.

Эти линии обязательно параллельны границам пластины, чтобы оставаться на границах пластины, наблюдатель должен либо двигаться вдоль границы пластины, либо оставаться на ней неподвижно.

• Для гребень построенная линия должна быть серединным перпендикуляром вектора относительного движения, чтобы оставаться в середине гребня, наблюдатель должен был бы двигаться со скоростью, равной половине относительной скорости плит с каждой стороны, но также мог бы двигаться в перпендикулярном направлении вдоль границы плиты .
• Для преобразовать вину линия должна быть параллельна вектору относительного движения, поскольку все движение параллельно направлению границы, и поэтому линия ab должна лежать вдоль AB для трансформируемого разлома, разделяющего пластины A и B.
• Чтобы наблюдатель оставался на траншея Граница они должны идти по простиранию траншеи, но оставаясь на Первостепенной пластине. Следовательно, построенная линия будет проходить параллельно границе пластины, но проходить через точку в пространстве скоростей, занятую перекрывающей пластиной.

Точка, в которой эти линии встречаются, J, дает общее движение тройного стыка по отношению к Земле.

Используя эти критерии, легко показать, почему тройное соединение FFF нестабильно: единственный случай, когда три прямые, лежащие вдоль сторон треугольника, могут пересекаться в точке, - это тривиальный случай, когда треугольник имеет нулевую длину сторон, что соответствует к нулевому относительному движению между пластинами. Поскольку для этой оценки требуется, чтобы сбои были активными, соединение FFF никогда не может быть стабильным.

Типы

Маккензи и Морган определили, что существует 16 типов тройных стыков, теоретически возможных, хотя некоторые из них являются предположительными и не обязательно наблюдались на Земле. Эти соединения были классифицированы, во-первых, по типам совпадающих границ плит - например, RRR, TTR, RRT, FFT и т. Д. - и, во-вторых, по направлениям относительного движения пластин. тарелки участвует. Некоторые конфигурации, такие как RRR, могут иметь только один набор относительных движений, тогда как переходы TTT можно разделить на TTT (a) и TTT (b). Эти различия в направлении движения влияют на критерии устойчивости.

Маккензи и Морган утверждали, что из этих 14 были стабильны с конфигурациями FFF и RRF нестабильными, однако York^[5] позже показал, что конфигурация RRF может быть стабильной при определенных условиях.

Ридж-Ридж-Ридж

Карта Афарный треугольник в Восточной Африке - пример перекрестка RRR и единственного тройного перекрестка на Земле, который можно увидеть над уровнем моря.

Соединение RRR всегда стабильно с использованием этих определений и поэтому очень распространено на Земле, хотя в геологическом смысле распространение хребта обычно прекращается в одном направлении, оставляя неудачу трещина зона. Есть много примеров этого, присутствующих как сейчас, так и в геологическом прошлом, например, открытие Южной Атлантики с хребтами, простирающимися на север и юг, чтобы сформировать Срединно-Атлантический хребет, и связанный авлакоген в Дельта Нигера регион Африки. Соединения RRR также обычны, поскольку рифтинг вдоль трех трещин под углом 120 ° - лучший способ снять напряжение от подъема на поверхности сферы; на Земле подобные напряжения, как полагают, вызваны мантией горячие точки думал, что инициирует рифтинг на континентах.

Стабильность соединений RRR демонстрируется ниже - поскольку серединные перпендикуляры сторон треугольника всегда пересекаются в одной точке, линии ab, bc и ca всегда могут пересекаться независимо от относительных скоростей.

Соединения хребта-желоба-разлома

RTF-переходы встречаются реже, нестабильное соединение этого типа (RTF (a)), как полагают, существовало примерно в 12Ма в устье Калифорнийский залив где Восточно-Тихоокеанский подъем в настоящее время встречает Сан-Андреас разлом зона.^[6] Микропланшеты Гваделупы и Фалларона ранее подвергались субдукции под Североамериканская плита и северный конец этой границы встретил Сан-Андреас разлом. Материалом для этой субдукции послужил гребень, эквивалентный современному. Восточно-Тихоокеанский подъем немного смещен к западу от траншеи. Поскольку сам хребет был погружен, на мгновение существовало тройное соединение RTF, но субдукция хребта вызвала ослабление субдуцированной литосферы и «разрыв» от точки тройного соединения. Потери из тянуть плиту вызванный отделением этой литосферы закончился сочленение RTF, давая современную систему гребня - разлома. RTF (a) является стабильным, если ab проходит через точку в пространстве скоростей C или если ac и bc коллинеарны.

Траншея-траншея-траншея соединения

Переход TTT (a) можно найти в центральной Японии, где Евразийская плита отменяет Филиппинский и Тихоокеанские плиты, причем Филиппинская плита также преобладает над Тихим океаном. Здесь Японский желоб эффективно разветвляется, чтобы сформировать Рюкю и Боня дуги. Критерии устойчивости для этого типа соединения: либо ab и ac образуют прямую линию, либо прямая bc параллельна CA.

Примеры

В Нуткинский разлом на тройном стыке Североамериканская плита, то Пластина исследователя, а Хуан де Фука

• Место стыка красное море, то Аденский залив и Восточноафриканский рифт сосредоточен в Афарский треугольник (в Afar Triple Junction ) - единственный тройной перекресток Ридж-Ридж-Ридж (R-R-R) над уровнем моря.
• В Тройной перекресток Родригеса представляет собой тройной перекресток R-R-R в южной части Индийского океана, где Африканский, то Индо-австралийский и Антарктика Тарелки встречаются.^[7]
• В Тройной перекресток Галапагосских островов является тройным стыком R-R-R, где Наска, то Кокосы, а Тихоокеанские плиты встретить. В Восточно-Тихоокеанский подъем простирается на север и юг от этого перекрестка и Галапагосское возвышение идет на восток. Этот пример усложняется Галапагосские микропланшеты которая представляет собой небольшую отдельную пластину на возвышении к юго-востоку от тройного стыка.
• Чьяпас побережье у Тапачулы, где Гватемала, Северная Америка и Тихий океан присоединяются и небольшие землетрясения происходят еженедельно. Плита Кокосовая плита выталкивает ее на восток.
• На западном побережье Северной Америки находится еще один нестабильный тройной перекресток у побережья Мыс Мендосино. К югу Сан-Андреас разлом граница сдвигового разлома и трансформной плиты разделяет Тихоокеанская плита и Североамериканская плита. К северу лежит Зона субдукции Каскадия, где часть Тарелка Хуана де Фука называется Пластина Горда подчиняется Североамериканская плита, образуя траншею (T). Еще одна ошибка трансформации, Мендосинский разлом (F), проходит вдоль границы между Тихоокеанской плитой и плитой Горда. На пересечении трех точек находится сейсмически активная зона F-F-T. Тройной перекресток Мендосино.
• В Амурская плита, то Охотская плита, а Плита Филиппинского моря встретиться в Японии рядом Гора Фудзи. (видеть Геология горы Фудзи )
• В Азорские острова Тройной узел представляет собой тройное геологическое соединение, где пересекаются границы трех тектонических плит: Североамериканской плиты, Евразийской плиты и Африканской плиты, R-R-R.
• В Тройной перекресток Босо оффшор Японии представляет собой тройной перекресток Т-Т-Т между Охотская плита, Тихоокеанская плита и Плита Филиппинского моря.
• В Северное море расположен на потухшем тройном стыке трех бывших континентальных плит Палеозойский эпоха: Авалония, Лаурентия и Балтика.^[8]
• В Тройной перекресток Южной Гренландии был тройным перекрестком R-R-R, где евразийский, Гренландия и Североамериканские плиты расходились во время Палеоген.^[9]

Смотрите также

• Распространение морского дна - Процесс на срединно-океанических хребтах, где новая океаническая кора образуется в результате вулканической активности, а затем постепенно удаляется от хребта.

Рекомендации

1. К. М. Р. Фаулер; Конни Мэй Фаулер; Кларенс Мэри Р. Фаулер (2005). Твердая Земля: введение в глобальную геофизику. Издательство Кембриджского университета. п. 26. ISBN  978-0-521-58409-8.
2. McKenzie, D.P .; Морган, У. Дж. (11 октября 1969 г.). «Эволюция тройных стыков». Природа. 224 (5215): 125–133. Bibcode:1969Натура.224..125М. Дои:10.1038 / 224125a0.
3. С. В. Петтерс (май 1978 г.). «Стратиграфическая эволюция желоба Бенуэ и его последствия для палеогеографии верхнего мела Западной Африки». Журнал геологии. 86 (3): 311–322. Bibcode:1978JG ..... 86..311P. Дои:10.1086/649693. JSTOR  30061985.
4. Эволюция тройных соединений, Маккензи, Д. П., Морган, В. Дж., Nature, 224, 125 (1969).
5. Эволюция тройных соединений, Письма к природе, Nature 244, 341–342 (10 августа 1973 г.)
6. «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-27. Получено 2009-11-21.
7. Sauter, D .; Mendel, V .; Rommeveaux-Jestin, К. (1997). «Распространение Юго-Западного Индийского хребта на Тройном соединении Родригеса». Журнал Морские геофизические исследования. 19 (6): 553–567. Bibcode:1997MarGR..19..553S. Дои:10.1023 / А: 1004313109111.
8. Белый, N .; Латинский Д. (1993). "Анализ оседания тройного стыка Северного моря.'" (PDF). Журнал геологического общества. 150 (3): 473–488. Bibcode:1993JGSoc.150..473W. Дои:10.1144 / gsjgs.150.3.0473. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-08-12.
9. Оки, Гордон Н .; Стивенсон, Рэнделл (2008). «Строение земной коры инуитского региона Арктической Канады и Гренландии на основе гравитационного моделирования: последствия для палеогенового орогена Eurekan» (PDF). Международный геофизический журнал. Королевское астрономическое общество. 173 (3): 1041. Bibcode:2008GeoJI.173.1039O. Дои:10.1111 / j.1365-246X.2008.03784.x. ISSN  0956-540X.

• Орескес, Наоми, изд., 2003 г., Тектоника плит: история изнутри современной теории Земли, Westview Press, ISBN  0-8133-4132-9