tengerfenékterjedés

Konvergens peremek

Mivel a Föld térfogata állandó, a Föld új kéreg folyamatos képződése olyan többletet termel, amelyet máshol a kéreg pusztulásával kell ellensúlyozni. Ez a konvergens lemezhatárokon, más néven destruktív lemezhatárokon valósul meg, ahol az egyik lemez ferdén süllyed a másik alá – vagyis alámerül.

Mivel az óceáni kéreg az öregedés során lehűl, végül sűrűbbé válik, mint az alatta lévő asztenoszféra, és így hajlamos a szomszédos kontinentális lemezek vagy az óceáni kéreg fiatalabb szakaszai alá merülni, vagyis alámerülni. Az óceáni kéreg élettartamát meghosszabbítja merevsége, de végül ez az ellenállás leküzdhető. Kísérletek azt mutatják, hogy a szubdukált óceáni litoszféra legalább 600 km (kb. 400 mérföld) mélységig sűrűbb, mint a környező köpeny.

A szubdukciós zónák beindulásáért felelős mechanizmusok ellentmondásosak. A 20. század végén és a 21. század elején olyan bizonyítékok láttak napvilágot, amelyek azt az elképzelést támasztják alá, hogy a szubdukciós zónák előnyben részesítik az óceáni kéregben már meglévő törések (például transzformációs törések) mentén történő keletkezést. Függetlenül a pontos mechanizmustól, a geológiai feljegyzések azt mutatják, hogy a szubdukcióval szembeni ellenállás végül leküzdhető.

Ahol két óceáni lemez találkozik, az idősebb, sűrűbb lemez előszeretettel süllyed a fiatalabb, melegebb lemez alá. Ahol az egyik lemezhatár óceáni, a másik pedig kontinentális, ott a kontinentális kéreg nagyobb felhajtóereje megakadályozza a süllyedést, és az óceáni lemez előnyben részesül a szubdukcióban. A kontinensek így előnyben maradnak meg az óceáni kéreghez képest, amely folyamatosan visszaáramlik a köpenybe. Ez magyarázza, hogy az óceánfenéki kőzetek általában kevesebb mint 200 millió évesek, míg a legrégebbi kontinentális kőzetek több mint 4 milliárd évesek. A 20. század közepe előtt a legtöbb földtudós azt állította, hogy a kontinentális kéreg túlságosan felhajtóerővel rendelkezik ahhoz, hogy szubdukálódjon. Később azonban világossá vált, hogy a mélytengeri árok melletti kontinentális kéregdarabkák, valamint az árokban lerakódott üledékek lefelé húzódhatnak a szubdukciós zónában. Ennek az anyagnak az újrahasznosítása kimutatható a szubdukciós zóna felett kitörő vulkánok kémiájában.

Két kontinentális kérget hordozó lemez ütközik össze, amikor a köztük lévő óceáni litoszféra megszűnik. Végül a szubdukció megszűnik, és toronymagas hegyláncok, például a Himalája jönnek létre. Lásd alább Hegyek kontinentális ütközéssel.

Mivel a lemezek egy integrált rendszert alkotnak, nem szükséges, hogy egy adott divergens határon keletkező új kéreg teljesen kompenzálódjon a legközelebbi szubdukciós zónában, amíg a keletkező kéreg teljes mennyisége megegyezik az elpusztultal.

Szubdukciós zónák

A szubdukciós folyamat során egy hideg, hidratált óceáni litoszférából álló, körülbelül 100 km (60 mérföld) vastagságú, hideg, hidratált lemez ereszkedik a köpenybe, amely egy viszonylag vékony, óceáni üledékekből álló sapkát hordoz. A süllyedés útját számos földrengés határozza meg egy olyan sík mentén, amely jellemzően 30° és 60° között hajlik a köpenybe, és amelyet Wadati-Benioff-zónának neveznek, Kiyoo Wadati japán szeizmológus és Hugo Benioff amerikai szeizmológus után, akik úttörő szerepet játszottak a vizsgálatában. A Csendes-óceán körüli óceáni medencét uraló szubdukciós zónák 10-20%-a szubhorizontális (azaz 0° és 20° közötti szögben süllyed). A szubdukciós zóna dőlését meghatározó tényezők nem teljesen ismertek, de valószínűleg a szubdukáló óceáni litoszféra kora és vastagsága, valamint a lemezkonvergencia sebessége is szerepet játszik bennük.

A legtöbb, de nem minden földrengés ebben a síkban lejtő zónában kompresszióból ered, és a szeizmikus aktivitás 300-700 km (200-400 mérföld) mélységig a felszín alatt húzódik, ami arra utal, hogy a szubdukált kéreg megőrzi bizonyos merevségét ebbe a mélységbe. Nagyobb mélységben a süllyedt lemez részben visszaalakul a köpenybe.

A süllyedés helyét egy 5 és 11 km (3 és 7 mérföld) közötti mélységű árok jelzi, amelyet a lemezek közötti súrlódási ellenállás hoz létre, amikor a süllyedő lemez a süllyedés előtt meghajlik. A túllépő lemez lekaparja az üledékeket és az óceánfenék megemelkedett részeit az alsó lemez felső kérgéről, így az árokban erősen deformált kőzetekből álló zóna jön létre, amely a túllépő lemezhez csatlakozik, vagy akkrétálódik. Ezt a kaotikus keveréket akkréciós éknek nevezik.

A szubdukciós zónában lévő kőzeteket nagy nyomás, de viszonylag alacsony hőmérséklet éri, ami a hideg óceáni lemez süllyedésének hatása. Ilyen körülmények között a kőzetek átkristályosodnak, vagyis metamorfózissá alakulnak, és a kőzetek egy olyan csoportját alkotják, amelyet kékes kőzettesteknek neveznek, és amely a glaukofán nevű, diagnosztikus kék ásványról kapta a nevét, amely csak a szubdukciós zónákban tapasztalható magas nyomáson és alacsony hőmérsékleten stabil. (Lásd még metamorf kőzet.) A szubdukciós zóna mélyebb szintjein (azaz 30-35 km-nél nagyobb magasságban) eklogitok alakulnak ki, amelyek olyan magas nyomású ásványokból állnak, mint a vörös gránát (pirop) és az omphacit (piroxén). Az eklogit kialakulását a kékes kőzettestből a sűrűség jelentős növekedése kíséri, és ezt a szubdukciós folyamatot elősegítő fontos kiegészítő tényezőként ismerik el.