Jaki jest proces subdukcji?
Co to jest subdukcja?
Pod względem geologicznym subdukcja jest działaniem jednej płyty tektonicznej poruszającej się pod inną płytą tektoniczną w punkcie ich zbieżnej granicy. Gdy płyta subdukcyjna porusza się pod sąsiednią płytą tektoniczną, grawitacja popycha ją dalej w dół i do warstwy płaszcza Ziemi. Warstwa płaszcza jest gorętsza niż skorupa, chociaż na ogół występuje w stanie stałym i pozwala płytce subdukcyjnej opadać pod kątami od 25 do 45 stopni. Dokładny kąt subdukcji zależy od wieku płyty subdukcyjnej; starsze talerze spadają pod ostrzejszym kątem. Cieplejsze temperatury i zwiększone ciśnienie znalezione na tych głębokościach powodują, że bazaltowa skała tonącej płyty, nazywana również płytą, przekształca się w skałę eklogitu.
Subdukcja zachodzi bardzo powoli. W rzeczywistości geolodzy zidentyfikowali średni wskaźnik zbieżności na poziomie od 2 do 8 centymetrów rocznie. Ta prędkość jest na tyle mała, że subdukcja często pozostaje niezauważona. Chociaż płyty tektoniczne mogą być oceaniczne lub kontynentalne, akt subdukcji (ślizganie się pod inną płytą) zdarza się tylko płytom oceanicznym. Gdy zderzają się dwie płyty kontynentalne, powstaje ruch skały i innego materiału w górę. W ten sposób powstało wiele pasm górskich na całym świecie. Miejsce, w którym nastąpiła subdukcja, nie powoduje jednak powstawania gór. To miejsce jest znane jako strefa subdukcji. Proces subdukcji jest uznawany za jedyny, największy wkład w teorię tektoniki płyt.
Dlaczego występuje subdukcja?
Jak wcześniej wspomniano, płyta oceaniczna jest jedyną płytą tektoniczną, która w rzeczywistości doświadcza subdukcji lub ruchu w dół. Dlaczego dokładnie zachodzi ten proces geologiczny? Wiedząc, czym jest subdukcja, nie wyjaśnia, dlaczego tak się dzieje. Geolodzy wyjaśniają, że subdukcja zachodzi na płytkach oceanicznych, ponieważ są one gęstsze i chłodniejsze niż płyty kontynentalne. Jeśli subdukcja zachodzi między dwiema płytami oceanicznymi, to pod młodszą płytą tektoniczną porusza się starsza płyta. Powodem tego jest to, że płyty oceaniczne, znane również jako litosfera oceaniczna, zaczynają się jako cienkie i gorące części ziemi. Z czasem płyty te stopniowo oddalają się od grzbietu oceanu środkowego, w którym się urodziły. Ten ruch powoduje, że ogólna temperatura litosfery oceanicznej spada, co służy do zestalenia materiału znajdującego się pod spodem płyty. Ten proces krzepnięcia powoduje, że powstająca stała skała kurczy się (w porównaniu z pierwotnym rozmiarem, gdy jest ciekła), co prowadzi do jej zwiększonej gęstości. Ta gęstość powoduje, że płyta opada pod płytami kontynentalnymi lub młodszymi, mniej gęstymi płytami oceanicznymi. Chociaż proces ten generalnie przypisuje się ruchowi płyt tektonicznych, niektórzy geolodzy wysunęli teorię, że bardzo stare płyty mogą szybko opadać i bez ostrzeżenia ze względu na ich znacznie gęstszy stan.
Efekty procesu subdukcji
Aktywność trzęsienia ziemi
Ruch płyt kontynentalnych i oceanicznych nie pozostaje niezauważony na powierzchni ziemi. Wyjaśnienie subdukcji może sprawiać, że proces brzmi stosunkowo gładko, a jedna płyta powoli tonie i spada w warstwę płaszcza poniżej. Większość naukowców opisuje jednak subdukcję jako szorstką, drapiącą aktywność, która charakteryzuje się dużymi tarciami, gdy dwie płytki przecierają się wzajemnie. Gdy płyta subdukcyjna porusza się pod płytą o mniejszej gęstości, niektóre jej części mogą zostać zaczepione o górną płytę. Ta przeszkoda powoduje, że zużyta energia może zostać uwolniona tylko w jeden sposób: trzęsienia ziemi.
Ponieważ subdukcja zachodzi wzdłuż bardzo długich linii granicznych, potencjał bardzo silnego trzęsienia ziemi wzrasta. W rzeczywistości największe trzęsienia ziemi, jakie kiedykolwiek zarejestrowano, miały miejsce w strefach subdukcji. Oto kilka przykładów tego zjawiska: wielkie trzęsienie ziemi w Chile w 1960 r. (Wielkość 9, 5), trzęsienie ziemi na Oceanie Indyjskim w 2004 r. (Wielkość między 9, 1 a 9, 3) oraz trzęsienie ziemi w Japonii w 2011 r. (Wielkość między 9 a 9, 1) .
Powodem tych ekstremalnych wielkości trzęsień ziemi jest wyłącznie wielkość linii uskoku. Naukowcy potwierdzili pozytywną korelację między wielkością linii uskoku a wielkością trzęsienia ziemi. Niektóre z największych linii uskoków (zarówno pod względem szerokości, jak i długości) na świecie znajdują się w strefach subdukcji. Mniejsze granice płyt generują zwykle mniejsze wstrząsy.
Aktywność wulkaniczna
Innym skutkiem ubocznym procesu subdukcji jest tworzenie wulkanów, a także zwiększona aktywność wulkaniczna powyżej stref subdukcji. Te wulkany utworzone w strefie subdukcji występują w jednej z dwóch formacji: łuku wyspowego lub łuku kontynentalnego. Łuk wyspy powstaje, gdy jedna płyta oceaniczna porusza się pod inną płytą oceaniczną. Łuk kontynentalny powstaje, gdy płyta oceaniczna porusza się pod płytą kontynentalną.
Wulkany i aktywność wulkaniczna często występują w wyniku procesu subdukcji, ponieważ płyta subdukcyjna uwalnia ciecze, gdy przechodzi w ekstremalne temperatury warstwy płaszcza. Te niezwykle gorące ciecze, które składają się głównie z dwutlenku węgla i wody oceanicznej, skutecznie topią płytę, która pozostała na górze. Ten stopiony materiał jest znany jako magma lub lawa.
Trzy czwarte aktywności wulkanicznej na Ziemi ogranicza się do obszaru znanego jako Pacyficzny Pierścień Ognia. Pierścień ten porusza się wzdłuż zachodnich wybrzeży obu Ameryk i wzdłuż wschodnich wybrzeży Azji i Wysp Pacyfiku, tworząc kształt litery U w pozycji odwróconej. Geolodzy polegają na tej strefie, aby wydobyć cenne informacje dotyczące powiązań między strefami subdukcji, wulkanami i trzęsieniami ziemi.
Tsunami
Poza trzęsieniami ziemi i aktywnością wulkaniczną, proces subdukcji powoduje również poważne tsunami na całym świecie. Tsunami, duże i niebezpieczne fale, są wynikiem trzęsień ziemi (i innej aktywności geologicznej) na lub w pobliżu linii brzegowych. Ponieważ strefy subdukcji są zazwyczaj usytuowane wzdłuż linii brzegowych, powstałe trzęsienia ziemi spowodowane ruchem płyt tektonicznych często powodują fale tsunami, które niszczą środowiska przybrzeżne i osiedla miejskie. Ta aktywność falowa występuje, ponieważ trzęsienia ziemi powodują, że skorupa ziemi pęka i odbija się. Ten nagły ruch na dnie oceanu powoduje przemieszczanie się wody, która porusza się w kierunku brzegu w ekstremalnie wysokich i długich falach. Tsunami mogą pojawić się w ciągu zaledwie kilku minut lub nawet godzin, gdy przemieszczona woda wpada na pobliską ziemię. Ta aktywność falowa może wystąpić przez wiele godzin po zarejestrowaniu trzęsienia ziemi w strefie subdukcji.
