Erstaunlich perfekte Schöpfung - Mann! Er kann nicht nur sehen, hören, fühlen, was neben ihm oder um ihn herum ist, sondern sich auch geistig vorstellen, was er noch nie gesehen hat. Kann träumen, kann sich vorstellen. Stellen wir uns die Ozeane und Meere vor ... ohne Wasser, und schauen uns dazu die physische und geografische Karte des Meeresbodens an. Wir werden sehen, dass es am Grund entlang der Ozeanränder lange und sehr tiefe schlitzartige Vertiefungen gibt. Das sind Tiefseegräben. Ihre Länge erreicht Tausende von Kilometern, und der Boden ist drei bis sechs Kilometer tiefer als der Boden der angrenzenden Teile des Ozeans.

Tiefseegräben sind nicht überall zu finden. Sie sind in der Nähe der gebirgigen Ränder der Kontinente oder entlang von Inselbögen verbreitet. Viele von Ihnen kennen wahrscheinlich die kurilisch-kamtschatkaischen, philippinischen, peruanischen, chilenischen und andere Gräben im Pazifischen Ozean, die puertoricanischen und südlichen Sandwich-Gräben im Atlantik. Tiefseegräben grenzen an vielen Seiten an den Pazifischen Ozean. Aber sie sind wenige im Indischen Ozean. Sie fehlen fast vollständig an der Peripherie des Atlantischen Ozeans und fehlen vollständig im arktischen Becken. Was ist hier los?

Trench - die tiefsten Depressionen auf unserem Planeten. Sie befinden sich am häufigsten in der Nähe der hohen Gebirgszüge des Landes. Gebirgszüge an Land oder an den Rändern der Ozeane und Tiefseegräben grenzen also tatsächlich aneinander. Wir erinnern den Leser daran, dass der höchste Punkt der Erde ( Mount Everest oder Chomolungma) hat eine Höhe von 8844 Metern ( nach einigen Quellen 8882 Meter), und der Grund des tiefsten Marianengrabens liegt in einer Tiefe von 11022 Metern. Der Unterschied beträgt 19866 Meter! Eine solche Spannweite von fast zwanzig Kilometern hat eine Oszillation der Oberfläche unseres Planeten.

Allerdings ist Chomolungma mehrere tausend Kilometer vom Marianengraben entfernt. Aber am Berg Lullaillaco ( 6723 Meter) in der Kordillere und dem angrenzenden chilenischen Graben ( 8069 Meter) beträgt die Differenz 14792 Meter. Das ist vielleicht das Beste scharfer Kontrast Höhen und Tiefen der Erde

Mit der geologischen Entwicklung steigen die Berge - die Rinnen vertiefen sich, die Berge stürzen ein - die Rinnen werden mit Sedimenten gefüllt. Gebirgszüge und Tiefseegräben stellen also ein einziges System dar. Das " siamesische Zwillinge» in Geologie.

Aber die Natur der Bildung dieser geologischen Zwillinge ist ein Mysterium der Mysterien. Bis heute können Wissenschaftler darauf keine einzige Antwort finden. Es wurde angenommen, dass an den Stellen der Gräben die Erdkruste unter dem Einfluss einiger unbekannter Kräfte durchhängt. Dann begannen die Wissenschaftler zu glauben, dass die Rinnen an der Stelle tiefer Risse entstanden waren. Anschließend erfuhren die Wissenschaftler, dass sich Gräben dort bilden, wo sich zwei Lithosphärenplatten gegeneinander bewegen. Gegenüber "gewinnt" einer von ihnen - er kriecht auf den anderen. Aber sie setzen ihre Bewegung auch nach der Kollision fort, und zwar aus geologischer Sicht ziemlich schnell - etwa 5 - 10 Zentimeter pro Jahr. Eine solch schnelle Bewegung lässt nicht zu, dass die Kanten der Platten in Falten zerknittern. Daher muss eine der Platten der anderen weichen. Der „Sieger“ im Kampf zwischen diesen beiden geologischen Giganten ist die Kontinentalplatte: Sie „kriecht“ auf die dünnere ozeanische Kruste und zerdrückt sie unter sich. Die "besiegte" ozeanische Platte geht in den erweichten und stark erhitzten Mantel - in die Asthenosphäre. Dort wird es stark erhitzt und geht wieder in eine halbgeschmolzene Substanz über - Magma. Nach Berechnungen des sowjetischen Wissenschaftlers O. G. Sorokhotin versinken jährlich etwa 50 Milliarden Tonnen der Substanz der ozeanischen Kruste in den Gräben unter den Kontinentalplatten. Infolgedessen „frisst“ und schmilzt der Untergrund pro Jahr fast die gleiche Menge. Ozeanische Kruste wie viel es wächst Rift-Täler Mittelozeanische Rücken.

Der Bereich, in dem eine Platte unter eine andere geschoben wird, wird als Subduktionszone bezeichnet. Die ozeanische Platte dort ist stark nach unten gebogen. Anstelle einer solchen Biegung bilden sich tiefe und enge Vertiefungen - Tiefseegräben.

Viele von Ihnen, liebe Leserinnen und Leser, haben beim Studium geografischer Karten bemerkt, dass Inselbögen und Tiefseegräben auf den Karten hufeisenförmig sind. Sie werden fragen, warum? Stellen Sie sich vor, Sie schneiden einen Apfel mit einem Messer. Sie machten einen kleinen Schnitt und ... halt! Nimm das Messer heraus. Sehen Sie sich die Kerbe oben an. Es hat die Form eines Halbkreises. Die Erde ist rund. Platten haben auch die Form von Halbkugeln. Wenn sich eine Platte auf eine andere erhebt, erfolgt der Ort ihrer Kollision und ihres Absinkens entlang einer Ebene, die gerichtet ist, wie die Ebene eines Messers beim Schneiden eines Apfels, nicht senkrecht zur Oberfläche der Kugel ( Erde), aber in einem gewissen Winkel. Dies bewirkt die Bildung von Rillen in Form eines Bogens. Diese Form von ihnen ist sehr deutlich sichtbar, wenn man sich die Region Kuril-Kamtschatka und die Aleuten ansieht.

Kommt über die ozeanische Platte kontinentale Kruste Risse an Stellen der Senkung. Eine halbgeschmolzene Substanz - Magma - steigt unter dem Einfluss einer enormen Druckkraft aus den Eingeweiden der Erde in Risse auf. An den Rändern der zerklüfteten Kontinentalplatte bilden sich zahlreiche Vulkane und Vulkanberge, die sich oft in langen Ketten aneinanderreihen. So entstehen einzelne Berge oder Inselbögen und Gebirgszüge mit zahlreichen aktiven und erloschenen Vulkanen. Dies sind die Aleuten, Kurilen, Kleinen Antillen und andere Inseln, Gebirgszüge - die Kordillere und andere. Solche Gebirgszüge und Inselbögen mit Vulkanen, die die Ozeane umgeben, werden als „Feuerring“ bezeichnet.

Die Gräben markieren bekanntlich die Zonen konvergierender Ränder von Lithosphärenplatten am Meeresboden, d.h. sie sind ein morphologischer Ausdruck der Subduktionszone der ozeanischen Kruste. Die überwiegende Mehrheit der Tiefseegräben befindet sich an der Peripherie des riesigen pazifischen Rings. Es genügt, Abb. 1.16, um dies zu sehen. Laut A.P. Lisitsyn, die Fläche der Gräben beträgt nur 1,1% der Meeresfläche. Trotzdem bilden sie zusammen einen unabhängigen riesigen Lawinensedimentgürtel. Die durchschnittliche Tiefe der Gräben übersteigt 6000 m, was viel größer ist als die durchschnittliche Tiefe des pazifischen (4280 m), atlantischen (3940 m) und indischen (3960 m) Ozeans. Insgesamt wurden nun 34 Tiefseegräben im Weltozean identifiziert, davon entsprechen 24 konvergenten Plattengrenzen und 10 transformierenden (rätoromanische, Vima-, Argo-, Celeste-, etc.-Gräben). Im Atlantik sind die Gräben von Puerto Rico (Tiefe 8742 m) und South Sandwich (8246 m) bekannt, im Indischen Ozean nur die Sunda (7209 m). Wir schauen uns den pazifischen Graben an.
Am Westrand Pazifik See Die Täler sind eng mit Vulkanbögen verbunden und bilden ein einziges geodynamisches Bogen-Trog-System, während die Täler des östlichen Randes direkt an den Kontinentalhang Süd- und Nordamerikas angrenzen. Vulkanismus wird hier am pazifischen Rand dieser Kontinente verzeichnet. E. Zeybold und V. Berger stellen fest, dass von 800 aktiven Vulkanen, die heute aktiv sind, 600 auf den pazifischen Ring fallen. Außerdem ist die Tiefe der Gräben im Osten des Pazifischen Ozeans geringer als im Westen. Die vor der Küste Alaskas beginnenden Gräben des pazifischen Randes bilden eine fast durchgehende Kette stark gestreckter Senken, die sich hauptsächlich in südlicher und südöstlicher Richtung bis zu den Inseln Neuseelands erstrecken (Abb. 1.16).

Im Tisch. 1.5 haben wir versucht, alle wesentlichen Merkmale der Morphographie der Gräben des Pazifischen Ozeans zusammenzufassen (Tiefe, Ausdehnung und Fläche sowie die Anzahl der Tiefseebohrstationen sind dort ebenfalls angegeben). Tabellendaten. 1.5 überzeugen durch die einzigartigen Eigenschaften von Tiefseegräben. Tatsächlich erreicht das Verhältnis der durchschnittlichen Tiefe des Grabens zu seiner Länge 1:70 (Mittelamerikanischer Graben), die Länge vieler Gräben übersteigt 2000 km, und der Peru-Chile-Graben wird entlang der Westküste verfolgt Südamerika knapp 6000km. Auffallend sind auch die Daten zur Tiefe der Dachrinnen. Drei Gräben haben Tiefen von 5000 bis 7000, dreizehn – von 7000 bis 10.000 m und vier – über 10.000 m (Kermadek, Mariana, Tonga und Philippine), und der Tiefenrekord gehört dem Marianengraben – 11.022 m (Tabelle 1.5).
Hier ist jedoch zu beachten, dass die Tiefe der Tiefe - Streit. Solche signifikanten Tiefen werden von Ozeanologen festgelegt, für sie ist die Tiefe der Rinne die Bodenmarke, von der aus gezählt wird Wasseroberfläche Ozean. Geologen interessieren sich für eine andere Tiefe - ohne Berücksichtigung der Mächtigkeit Meerwasser. Dann sollte die Tiefe des Trogs als Differenz zwischen den Erhebungen der Basis des ozeanischen Trogs und dem Boden des Trogs selbst genommen werden. In diesem Fall wird die Tiefe der Gräben 2000-3500 m nicht überschreiten und mit der Höhe der mittelozeanischen Rücken vergleichbar sein. Diese Tatsache ist aller Wahrscheinlichkeit nach nicht zufällig und gibt die Energiebilanz (im Durchschnitt) der Ausbreitungs- und Subduktionsprozesse an.

Dachrinnen haben auch einige gemeinsame geophysikalische Eigenschaften; reduzierter Wärmefluss, eine scharfe Verletzung der Isostasie, leichte Anomalien des Magnetfelds, erhöhte seismische Aktivität und schließlich das wichtigste geophysikalische Merkmal - das Vorhandensein der seismischen Fokuszone Wadati - Zavaritsky - Benioff (WZB-Zone), die eintaucht die Region des Grabens unter dem Kontinent. Es kann bis in eine Tiefe von 700 km verfolgt werden. Damit sind alle Erdbeben verbunden, die auf Inselbögen und aktiven Kontinentalrändern neben den Gräben aufgezeichnet wurden.
Und doch sind es weniger die morphometrischen Eigenschaften von Tiefseegräben, die einzigartig sind, als ihre Lage im Pazifischen Ozean: Sie scheinen die Orte der Konvergenz (Konvergenz) von Lithosphärenplatten an den aktiven Rändern der Kontinente nachzuzeichnen. Hier findet die Zerstörung der ozeanischen Kruste und das Wachstum der kontinentalen Kruste statt. Dieser Vorgang wird als Subduktion bezeichnet, sein Mechanismus ist bisher sehr allgemein untersucht worden, was den Gegnern der Plattentektonik ein gewisses Recht geben wird, die Subduktion als unbeweisbare, rein hypothetische Annahmen zu klassifizieren, die angeblich zugunsten des Postulats der Konstanz von aufgestellt werden der Erdoberfläche.
Allerdings können die bisher entwickelten Subduktionsmodelle die Fachwelt nicht zufrieden stellen, da die Zahl der auftretenden Fragestellungen die Möglichkeiten der bisherigen Modelle deutlich übersteigt. Und die wichtigsten dieser Fragen betreffen das Verhalten von Sedimenten in Tiefseegräben, die morphologisch die Konvergenzorte der Platten nachzeichnen. Tatsache ist, dass Subduktionsgegner die Art der Sedimentfüllung von Gräben als eines der wesentlichen Argumente gegen die Subduktion der ozeanischen Platte unter den Kontinent heranziehen. Sie glauben, dass das ruhige, horizontale Auftreten von Sedimenten in den axialen Teilen aller Gräben nicht mit dem hochenergetischen Prozess der Unterschiebung einer mehrere Kilometer langen ozeanischen Platte vereinbar ist. Die Bohrarbeiten, die in den Gräben der Aleuten, Japaner, Marianen, Zentralamerikas und Perus und Chiles durchgeführt wurden (siehe Tabelle 1.5), beseitigten zwar eine Reihe von Fragen, aber es tauchten neue Fakten auf, die nicht in bestehende Modelle passen und einer evidenzbasierten Erklärung bedürfen .
Daher haben wir den Versuch unternommen, ein sedimentologisch konsistentes Modell der Subduktion zu konstruieren, das Antworten auf Fragen zur Sedimentfüllung der Gräben liefert. Natürlich kann die sedimentologische Argumentation der Subduktion nicht die Hauptargumentation sein, aber keines der tektono-geophysikalischen Modelle dieses Prozesses kommt ohne sie aus. Übrigens sei angemerkt, dass der Hauptzweck aller bisher entwickelten Subduktionsmodelle, sowohl unter Berücksichtigung als auch unter Vernachlässigung der sedimentären Füllung von Gräben, darin besteht, diesen Prozess so zu erklären, dass das Modell die wichtigsten bekannten Eigenschaften von erfasst Plattenbewegung und die rheologischen Eigenschaften der Lithosphärensubstanz und gleichzeitig die daraus resultierenden (Ausgangs-) Indikatoren widersprachen nicht der Morphographie der Gräben und den wichtigsten tektonischen Elementen ihrer Struktur.
Es ist klar, dass der Forscher, je nachdem, welches Ziel er sich setzt, bestimmte Merkmale im Modell festlegt und den entsprechenden mathematischen Apparat verwendet. Daher spiegelt jedes der Modelle (es gibt jetzt mehr als 10 davon) nur ein oder zwei wider Schlüsselaspekte Prozess der Hebung und lässt diejenigen Forscher unzufrieden zurück, die die qualitative Seite dieses Phänomens anders interpretieren. Davon ausgehend erscheint es uns am wichtigsten, die qualitativen Merkmale der Subduktion genau zu verstehen, damit alle beobachteten Folgen dieses Prozesses physikalisch erklärbar werden. Dann wird die Konstruktion eines formalisierten Modells auf quantitativer Basis zu einer technischen Angelegenheit, d. h. sie sollte keine grundsätzlichen Schwierigkeiten bereiten.
Alle derzeit bekannten Subduktionsmodelle lassen sich wie in Abb. 1.17. Den größten Beitrag zur Entwicklung dieser Modelle leistete L.I. Lobkowskij, O. . Sorokhtin, S.A. Uschakow, A.I. Shsmenda und anderen russischen Wissenschaftlern und von ausländischen Experten - J. Bodine (J.N. Bodine), D. Cowan (D.S. Cowan), J. Dubois (J. Dubois), G. Hall (G. A. Hall), J. Helwig (J. Helwig), G. M. Jones, D. E. Karig, L. D. Kulm, W. D. Pennington, D. W. Scholl), W. J. Schwelier, G. F. Sharman, R. M. Siling, T. Tharp, A. Watts, F. By (F. T. Wu) und andere. Natürlich wir interessieren sich in erster Linie für TS-Modelle, bei denen die Sedimentation der Gräben auf die eine oder andere Weise berücksichtigt wird. Dazu gehören das sogenannte „Akkretionsmodell“ und ein Modell, bei dem Niederschlag die Rolle einer Art „Schmierung“ zwischen zwei interagierenden Platten spielt.

Diese Modelle, die die Reaktion von Sedimenten auf den hochenergetischen Prozess der Unterschiebung der ozeanischen Platte erklären, obwohl sie eine völlig plausible Interpretation dieses Prozesses geben, ignorieren immer noch eine Reihe wichtiger Fragen, die für das vorgeschlagene tectono beantwortet werden müssen -geophysikalische Modelle als sedimentologisch konsistent anzusehen. Die wichtigsten davon sind die folgenden.
1. Wie ist zu erklären, dass Sedimente im Trog selbst trotz aktiver Absenkung der Platte von der Ozeanseite immer horizontal ungestört auftreten und sich vom Kontinentalhang des Trogs ein stark deformiertes Akkretionsprisma aufbaut ?
2. Was ist der Mechanismus für die Bildung eines Akkretionsprismas? Ist es das Ergebnis einer chaotischen Ablagerung von Sedimenten, die von einer abtauchenden Platte abgerissen wurden, oder wird sein Wachstum von Prozessen beeinflusst, die am Kontinentalhang selbst ablaufen?
Um diese Fragen zu beantworten, d.h. um ein sedimentologisch konsistentes Modell der Subduktion zu konstruieren, ist es notwendig, die vorgeschlagenen tektonischen Mechanismen dieses Prozesses enger mit den Daten von Tiefwasserbohrungen entlang von Profilen durch eine Reihe von Gräben zu verknüpfen, die von diesen Positionen aus am besten untersucht wurden . Dies muss auch so erfolgen, dass die Steuerung des vorgeschlagenen Modells durch die Daten der „lebenden“ Lithologie zu einem integralen Bestandteil des Modells wird.
Beginnen wir die Darstellung eines sedimentologisch konsistenten Modells der Subduktion mit einer Beschreibung der ihm zugrunde liegenden tektonischen Prämissen. Es ist zu beachten, dass jedes Modell bestimmte Annahmen enthält, sich auf sie stützt und mit ihrer Hilfe versucht, sie zu einem Ganzen zu verbinden. bekannte Tatsachen. Unser Modell nutzt tektonische Voraussetzungen aus Subduktionsschemata, die bereits durch physikalisch fundierte Berechnungen getestet wurden.
Die erste Annahme betrifft die impulsive (diskrete) Natur des Unterschubprozesses. Dies bedeutet, dass der nächsten Phase der Unterschiebung eine Akkumulation von Spannungen in der ozeanischen Kruste vorausgeht, die auf die tektonische Schichtung der Lithosphäre und Inhomogenitäten zurückzuführen ist Erdkruste werden von Ausbreitungszentren mit unterschiedlicher Intensität übertragen und sind im Ozean ohnehin äußerst ungleich verteilt. Denke es hat genug tiefe Bedeutung, da sich damit die Veränderung der petrologischen Eigenschaften des bereits untergetauchten Teils der ozeanischen Platte erklären lässt, die teilweise die Möglichkeit des nächsten Subduktionspulses vorbestimmt.
Die zweite Annahme geht von einer multidirektionalen Spannungsverteilung direkt in der Zone Wadati-Zavaritsky-Benioff (WZB) aus. Es erscheint so. Durch Druckkräfte in tieferen Horizonten wird die Zone am Wendepunkt, der den Tiefwassergraben markiert, Zugspannungen ausgesetzt, die zur Bildung von Verwerfungen sowohl an der Innen- als auch an der Außenseite des Grabens führen Eintauchen von Teilen der Platte in getrennte Segmente von der Ozeanseite (Stufen); beim nächsten Schubimpuls ist das der Schurrenachse am nächsten liegende Segment an diesem Vorgang beteiligt. Diese Idee wurde von L.I. Lobkovsky in seinem kinematischen Schema der Subduktion.
Die dritte Annahme bezieht sich auf eine diskrete Ozeanwärtswanderung der Trogmittellinie. Sie folgt aus den ersten beiden Annahmen. Spezielle Untersuchungen haben außerdem ergeben, dass die Wandergeschwindigkeit der Grabenachse vom Alter der absorbierten Kruste und der Neigung der WZB-Zone abhängt.
Die vierte Annahme geht von einem zeitlichen Energiegleichgewicht zwischen den Prozessen der Akkretion ozeanischer Kruste in mittelozeanischen Rücken und ihrer Verarbeitung an aktiven Rändern aus. Was diese Annahme nicht ohne Grund, indirekt gesteuert durch die Gleichheit (im Durchschnitt) der Höhe des mittelozeanischen Rückens und der Tiefe der Gräben, die spezifischen Ausbreitungsvektoren entsprechen, die wir bereits festgestellt haben. Wie von T. Hatherton festgestellt, lieferte das mögliche Gleichgewicht zwischen Ausbreitungs- und Subduktionsvorgängen eine zuverlässige physikalische Grundlage für die Plattentektonik. Die Verletzung dieses Gleichgewichts in bestimmten Momenten führt zu einer Zunahme der Bogenanhebungen, einer Umstrukturierung des globalen Systems der ozeanischen Wasserzirkulation und als Folge zu globalen Sedimentationsbrüchen.
Wenn wir nach dem Grund für die Unterschiede in den Tiefen der Gräben suchen, müssen wir die enge Korrelation zwischen der Subduktionsrate und dem Alter der absorbierten Kruste berücksichtigen (für einen festen Wert des Neigungswinkels der TZB-Zone) . Diese Frage wurde von S. Grillet und J. Dubois am Material von zehn konvergenten Systemen (Tonga-Kermadek, Kuril, Philippine, Izu-Bonin, New Hebrides, Peru-Chile, Aleuten, Mittelamerika, Indonesisch und Japanisch) eingehend untersucht. . Insbesondere stellten diese Autoren fest, dass je höher die Subduktionsrate, desto geringer (im Durchschnitt) die Tiefe des Trogs. Die Tiefe des Grabens nimmt jedoch mit dem Alter der abtauchenden Platte zu. MI Streltsov ergänzte diese Studie erfolgreich, indem er feststellte, dass die Tiefe der Mulde auch von der Krümmung des Vulkanbogens abhängt: Die tiefsten Mulden sind mit Bögen maximaler Krümmung verbunden.
Betrachten wir nun den Mechanismus der Sedimentogenese in Mulden genauer, d. h. konstruieren wir ein allgemeines sedimentologisches Modell der Mulde. Eine Analyse der Abschnitte von Tiefseebohrungen einerseits und der Art der tektonischen Struktur der Gräben andererseits lassen die folgenden ziemlich zuverlässigen Schlussfolgerungen zu.
1. Die Sedimentbedeckung ist an den inneren (kontinentalen) und äußeren (ozeanischen) Hängen des Grabens signifikant unterschiedlich, und obwohl die tektonische Struktur dieser Elemente der Grabenstruktur ebenfalls heterogen ist, ist die Zusammensetzung der Sedimente in erster Linie eine Funktion der tatsächlichen sedimentologischen Prozesse an verschiedenen Hängen des Grabens: pelagische Sedimentogenese auf der äußeren Böschung und Supssion-Strömung, überlagert von der pelagischen - auf der inneren.
2. An der Sohle der inneren Böschung des Grabens ist oft eine Anhäufung von Sedimenten zu verzeichnen, die hier immer stärker verdichtet sind und strukturell einen großen linsenförmigen Körper darstellen, der als Akkretionsprisma bezeichnet wird. Am Außenhang sind die Sedimente in einem leichten Winkel zur Trogachse geneigt, während sie am Boden horizontal liegen.
3. Laut Geophysik treten Sedimente am Boden der Gräben in Form von zwei „Schichten“ auf: einer akustisch transparenten unteren Schicht, die als verdichtete pelagische Ablagerungen der ozeanischen Platte interpretiert wird, und einer oberen, die durch mitgeführte Turbidite repräsentiert wird in den Graben von der Seite des Kontinentalhangs in der Zeit zwischen zwei benachbarten Schubimpulsen.
4. Die Dicke der Turbiditablagerungen am Boden der Gräben hängt von vielen Faktoren ab: von der Robustheit des Reliefs des Kontinentalhangs und des Klimas, als ob es die Denudationsrate des angrenzenden Landes vorbestimmen würde, von der Intensität und Häufigkeit von Erdbeben im Bereich des Grabens und von vielen anderen Faktoren. Die Dauer der Plattenwechselwirkung, d. h. die Existenzzeit einer bestimmten Subduktionszone, sollte ebenfalls eine signifikante Rolle bei der Zunahme der Mächtigkeit der Turbiditsequenz am Boden des Grabens spielen, aber nur, wenn der Graben als tektonische Struktur hätten eigenständige Bedeutung im Prozess der Subduktion; Da es sich aber nur um eine Reaktion auf diesen Prozess handelt, der sich in der Topographie des Meeresbodens ausdrückt, und außerdem seine Position zeitlich nicht konstant ist, spielt dieser Faktor keine entscheidende Rolle für den Prozess der Ansammlung von Trübungen am Meeresboden Graben. Wir wissen, dass die aktuelle Position der Gräben nur die letzte Phase eines langfristigen Unterschubprozesses markiert.
5. Vier große Fazies-Sedimentkomplexe sind eng mit Tiefseegräben verbunden: Fächer des Kontinentalhangs, Turbidite des Bodens und Becken am inneren Hang, pelagische Ablagerungen, die in allen morphologischen Elementen des Grabens verzeichnet sind, und schließlich Sedimente des Akkretionsprismas.
Derzeit sind die sedimentologischen Modelle der aleutenischen, peruanisch-chilenischen und insbesondere der mittelamerikanischen Gräben hinreichend detailliert entwickelt. Diese Modelle beziehen sich jedoch leider nicht auf den allgemeinen Mechanismus der Subduktion in diesen Gräben.
M. Underwood und D. Karig sowie F. Shepard und E. Reimnitz, die die Morphologie des inneren Abhangs des zentralamerikanischen Grabens im Bereich des mexikanischen Kontinentalrands im Detail studiert haben, stellen fest, dass dies nur in diesem Bereich der Fall ist Vier große Schluchten grenzen an den inneren Hang des Grabens, von denen der größte Teil des Rio Balsas (eine Unterwasserfortsetzung des Balsas-Flusses) gründlich untersucht wurde und bis zur Rinne zurückverfolgt wurde. Es wurde eine klare Korrelation zwischen der Trübungsdicke am Boden des Grabens und an den Mündungen großer Schluchten festgestellt. Die dickste Sedimentabdeckung (bis zu 1000 m) im Graben ist auf die Mündung der Schluchten beschränkt, während ihre Dicke in anderen Teilen davon auf mehrere Meter abnimmt. An Schluchtenmündungen ist immer ein Sedimentfächer angebracht; er ist von zahlreichen Kanälen durchzogen – eine Art Verteilersystem des Schwemmkegels. Das durch die Schluchten eintretende klastische Material wird von der Längsströmung entlang der Achslinie des Grabens in Richtung der Bodensenkung getragen. Der Einfluss jeder Schlucht auf die Niederschlagsverteilung im mittleren Teil des Grabens ist sogar in einer Entfernung von 200 bis 300 km von der Mündung zu spüren. Daten aus Tiefwasserbohrungen im zentralamerikanischen Graben bestätigten, dass die Reaktion der Sedimente auf den Unterschubprozess in verschiedenen Teilen davon nicht gleich ist. So wird im Bereich des guatemaltekischen Bohrprofils die Subduktion nicht von Sedimentablagerungen begleitet, während Bohrungen im Bereich des mexikanischen Profils im Gegenteil das Vorhandensein eines Akkretionssedimentprismas an der Basis von zeigten die Kontinentalwand des Grabens.
Lassen Sie uns nun im Detail auf das wichtigste sedimentologische Paradoxon der Subduktion eingehen. Wie inzwischen durch geophysikalische Arbeiten und Tiefseebohrungen fest etabliert, werden Sedimente am Boden aller Gräben durch Turbidite unterschiedlicher lithologischer Zusammensetzung repräsentiert, die ein horizontales Vorkommen aufweisen. Paradoxerweise müssen diese Sedimente entweder von der ozeanischen Platte abgerissen werden und sich am Fuß des Kontinentalhangs in Form eines Akkretionsprismas ansammeln (akkretionäre Subduktionsmodelle) oder zusammen mit einem Fragment der ozeanischen Platte in der nächsten absorbiert werden Unterschubphase, wie aus dem „Schmiermodell“ O.G. Sorokhtin und L.I. Lobkowski.
Die Logik der Subduktionsgegner ist daher einfach und fair: Da die Subduktion ein hochenergetischer Prozess ist, an dem starre Platten mit einer Dicke von mehreren zehn Kilometern beteiligt sind, muss eine dünne Schicht lockerer Sedimente auf diesen Prozess reagieren. Wenn die Sedimente am Boden der Gräben horizontal liegen, findet keine Subduktion statt. Es muss zugegeben werden, dass frühere Versuche, dieses sedimentologische Paradoxon zu erklären, nicht überzeugend waren. Das horizontale Auftreten von Sedimenten wurde durch ihre Jugend, periodisches Schütteln bereits angesammelter Turbidite, nach denen sie sozusagen neu abgelagert wurden usw. erklärt. Es gab natürlich realistischere Interpretationen, die die Abhängigkeit des Sedimentvolumens berücksichtigten in den Gräben auf das Verhältnis von Sedimentations- und Subduktionsraten.
O.G. Soroktin machte eine einfache, aber leider nicht überzeugende Berechnung dieses Prozesses und versuchte, die tatsächliche Basis unter sein oben analysiertes Schmierungsmodell zu bringen. Er stellte fest, dass in den meisten Gräben die Dicke der Sedimentdecke unbedeutend ist, trotz der sehr hohen Geschwindigkeit der Sedimentanhäufung (mehrere Zentimeter pro 100 Jahre). Bei einer solchen Geschwindigkeit, so O. G. Sorokhtin, wären die Tröge, wenn der „Schmier“-Mechanismus nicht funktioniert hätte, in einigen zehn Millionen Jahren vollständig mit Sedimenten bedeckt gewesen. In Wirklichkeit geschieht dies nicht, obwohl einige Gräben existieren und sich über Hunderte von Millionen Jahren weiterentwickeln (Japanisch, Peruanisch-Chilenisch).
Diese Rechnung überzeugt aus zwei Gründen nicht. Erstens sind die Tröge unabhängig vom Absorptionsmechanismus der Sedimente die wichtigste Komponente des dynamischen Systems der Subduktionszone, und allein aus diesem Grund war es unmöglich, die Geschwindigkeit ihrer Füllung mit Sedimenten wie bei einem festen Absetzbecken zu berechnen . Zweitens fixieren die Gräben in ihrer modernen morphologischen Ausprägung nur die Reaktion auf die letzte Phase des Unterschubprozesses (siehe die dritte Annahme unseres Modells), und daher kann die Zeit ihrer Existenz nicht mit der Dauer der Entwicklung des Ganzen identifiziert werden Subduktionszone, d.h. insbesondere Hunderte von Millionen Jahren, da das Alter der Rinne nicht erforderlich ist. Aus den gleichen Gründen kann die ähnliche Herangehensweise an dieses Problem, die in dem Artikel von J. Helwig und G. Hall vorgestellt wird, nicht als überzeugend angesehen werden.
Daher kann dieses Paradoxon nicht gelöst werden, wenn wir uns auf bereits entwickelte Subduktionsschemata verlassen, in denen der Mechanismus und die Geschwindigkeitseigenschaften des Plattenunterschubs nicht mit dem Mechanismus und den Geschwindigkeitseigenschaften der Sedimentansammlung verknüpft sind.
Informationen zu den Sedimentationsraten in den Gräben des Pazifischen Ozeans, die anhand der Ergebnisse von Tiefseebohrungen geschätzt wurden, sind in einer mehrbändigen Veröffentlichung enthalten, deren Materialien den Schluss zulassen, dass die Gräben im Allgemeinen sind sind in der Tat durch relativ hohe Sedimentakkumulationsraten gekennzeichnet: von einigen zehn bis zu Hunderten und sogar Tausenden von Metern pro Million Jahre. Diese Geschwindigkeiten variieren natürlich zeitlich sogar an einem Bohrpunkt, aber im Allgemeinen wird die Reihenfolge der Zahlen beibehalten.
Beachten wir jedoch einen Umstand, der offenbar der Aufmerksamkeit der Geologen entgangen ist. Tatsache ist, dass Geologen es gewohnt sind, die Rate der Niederschlagsakkumulation in Bubnovs Einheiten zu schätzen: Millimeter in 10w3 (mm/10w3) oder Meter in 10w6 (m/10w6) Jahren. Dieser Ansatz wird verursacht sachliche Gründe, weil Geologen nur zuverlässige Informationen über die Dicke des Abschnitts und viel weniger zuverlässige Daten über die Dauer des entsprechenden stratigraphischen Intervalls haben. Sie stellen natürlich dar, dass die auf diese Weise erhaltenen Geschwindigkeitswerte eine sehr entfernte Beziehung gerade zur Geschwindigkeit der Sedimentansammlung haben, da sie auch nicht die Tatsache berücksichtigen, dass verschiedene lithologische Gesteinstypen zu unterschiedlichen Zeiten gebildet werden Raten oder die Tatsache, dass innerhalb des untersuchten Intervalls des Abschnitts Unterbrechungen in der Ansammlung von Niederschlägen (Diastema) verborgen sein können. Wenn wir außerdem berücksichtigen, dass die Sedimente des axialen Teils der Gräben im injektiven Regime der Zyklosedimentogenese gebildet werden, kann dieser Ansatz zur Bewertung der Sedimentakkumulationsrate in diesem Fall überhaupt nicht verwendet werden, weil streng genommen entsteht die gesamte Trübungsfolge als Überlagerung der Suspensionsströmungs-Sedimentogenese mit der normalen pelagischen Sedimentation, dh die Mächtigkeit der Trübungen akkumuliert sich sozusagen in einer Sedimentationspause. Basierend auf zahlreichen Faktenmaterialien zu modernen und antiken Turbiditen wird ein solcher Mechanismus der Sedimentogenese in den Monographien des Autors belegt.
Als Arbeiten zur Plattentektonik erschienen und Geophysiker die ersten Daten zu Ausbreitungs- und Subduktionsraten (gemessen in Zentimetern pro Jahr) veröffentlichten, versuchten Geologen, die bekannten Werte der Sedimentationsraten mit den neu gewonnenen Informationen über Plattenbewegungsraten zu korrelieren, noch mit Geschwindigkeitsänderungen in Einheiten Bubnov betrieben, ohne Versuche zu unternehmen, die verglichenen Werte auf einen gemeinsamen Nenner zu bringen. Es ist leicht zu verstehen, dass ein solcher Ansatz zu einer Reihe von Missverständnissen führt, die die Untersuchung der tatsächlichen Rolle sedimentologischer Prozesse in verschiedenen Subduktionsmodellen behindern und zu einer falschen Einschätzung ihrer Bedeutung führen. Lassen Sie uns einige typische Beispiele anführen, um diesen Punkt zu veranschaulichen, ohne die Beschreibung der lithologischen Zusammensetzung der durch Tiefseebohrungen gewonnenen Sedimente zu wiederholen.
Die Bodensedimente des Aleutengrabens stammen aus dem Holozän, ihre Dicke erreicht 2000 und manchmal 3000 m. Die Subduktionsrate der Pazifischen Platte unter dem Aleutengraben beträgt laut K. Le Pichon et al. Jahr und laut V. Wakeye - sogar 7 cm / Jahr.
Die Sedimentationsrate im Graben, gemessen in Bubnov-Einheiten, wird als ungewöhnlich hoch („Lawine“, laut A. P. Lisitsyn) interpretiert: 2000-3000 m / 10 in 6 Jahren. Wenn die Sedimentationsrate in denselben Einheiten ausgedrückt wird wie die Subduktionsrate, dann erhalten wir 0,2-0,35 cm/Jahr, und für Zwischeneiszeiten ist sie sogar eine Größenordnung niedriger: 0,02-0,035 cm/Jahr. Und doch ist die Rate der Niederschlagsakkumulation im Aleutengraben (in welchen Einheiten wir sie messen) sehr hoch, R. von Huene stellt zu Recht fest, dass die Gräben westlicher Stadtrand Der Pazifische Ozean, der durch eine Sedimentbedeckung des Bodens mit einer Dicke von mehr als 500 m gekennzeichnet ist, befand sich zweifellos im Einflussbereich der Vereisung der Küsten in hohen Breiten. Deltas haben ebenfalls einen erheblichen Einfluss. große Flüsse im Rinnenbereich ins Meer mündet.
Was von Lithologen als „Lawinen“-Sedimentationsrate angesehen wird, ist also fast zwei Größenordnungen niedriger als die Plattenunterschubraten. Wenn diese Daten stimmen und mit dem Modell der monotonen (frontalen) Subduktion korreliert werden, dann wird deutlich, dass Sedimente bei einer solchen Interpretation des Unterschubmechanismus einfach keine Zeit hätten, sich anzusammeln, und zumindest der axiale Teil der Graben sollte völlig frei von Sedimentbedeckung sein. Inzwischen erreicht seine Dicke im nordöstlichen Teil des Aleutengrabens, wie wir bereits festgestellt haben, 3000 m.
Brunnen 436 wurde am äußeren Hang des Japan-Grabens gebohrt. Aus dem Bohrlochabschnitt interessiert uns nur eine 20 m dicke Toneinheit aus einer Tiefe von 360 m. Ihr Alter wird auf 40–50 Ma geschätzt (vom mittleren Miozän bis zum Beginn des Paläogens). Es ist leicht zu berechnen, dass die Bildungsrate dieser Ablagerungen vernachlässigbar war: 0,44 m/106 Jahre (0,000044 cm/Jahr oder 0,5 Mikron/Jahr). Um sich diese Zahl vorzustellen, genügt es zu sagen, dass in einer gewöhnlichen Stadtwohnung in Wintermonate(bei geschlossenen Fenstern) sammelt sich eine solche Staubschicht in einer Woche an. Es wird nun deutlich, wie sauber die Tiefseezonen der Ozeane von klastischen Suspensionen sind und wie enorm die schöpferische Rolle der geologischen Zeit ist, die in der Lage ist, eine Tondicke von 20 m im Schnitt nach 45 Millionen Jahren auf so verschwindend niedrigem Niveau zu fixieren Sedimentationsraten.
Ebenso niedrige Sedimentationsraten wurden am ozeanischen Abhang des Kurilen-Kamtschatka-Grabens (Brunnen 303) festgestellt, wo sie von 0,5 bis 16 m/106 Jahre reichen, d. h. von 0,00005 bis 0,0016 cm/Jahr. Die gleiche Reihenfolge der Nummern wird für andere Gräben des pazifischen Randes beibehalten. Eine Zunahme der Sedimentakkumulation an den inneren Hängen der Gräben auf einige hundert Meter pro Million Jahre ändert, wie leicht verständlich ist, das Verhältnis zweier Geschwindigkeitsmerkmale nicht: Sedimentakkumulation und ozeanischer Plattenunterschub. Auch in diesem Fall unterscheiden sie sich um mindestens zwei Größenordnungen (die niedrigsten Werte der Subduktionsrate von 4 bis 6 cm/Jahr wurden für die Gräben von Japan, Kermadek, Aleuten und Neuen Hebriden festgestellt). die größte, von 7 bis 10 cm/Jahr, für Kurilen-Kamtschatka, Neuguinea, Tonga, Peru-Chile und Mittelamerika. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Konvergenzrate der nördlichen und östlichen Ränder des Pazifischen Ozeans stieg von 10 (vor 140 bis 80 Millionen Jahren) auf 15-20 cm/Jahr (vor 80 bis 45 Millionen Jahren), fiel dann auf 5 cm/Jahr. Derselbe Trend wurde für den westlichen Pazifikrand festgestellt.
Es scheint, dass es einen Zusammenhang zwischen der Lebensdauer der Subduktionszone und der Dicke der Sedimentdecke am Boden der Gräben gibt. Jedoch Faktenmaterial widerlegt diese Annahme. Somit beträgt die Betriebszeit der Subduktionszone der Neuen Hebriden nur 3 Ma und die Dicke der Sedimente im Graben 600 m. . Daher ist es notwendig, nach einem neuen effektiven Mechanismus zu suchen, der diese (und viele andere) Eigenschaften verbindet.
Klar ist bisher: Sedimente im Graben können nur dann bestehen bleiben, wenn die Sedimentationsrate deutlich höher ist als die Subduktionsrate. In der Situation, die Geologen zu verstehen versuchten, wurde das Verhältnis dieser Mengen als genau entgegengesetzt geschätzt. Dies ist die Essenz des „sedimentologischen Paradoxons der Subduktion“.
Es gibt nur einen Weg, dieses Paradoxon aufzulösen: Bei der Beurteilung der Sedimentationsraten sollte man nicht von der genetischen Art der Ablagerungen abstrahieren, da, wie gesagt, nicht für alle Schichten das übliche arithmetische Verfahren zur Berechnung der Sedimentationsrate anwendbar ist: die Verhältnis der Dicke der Schicht (in Metern) zum stratigraphischen Zeitvolumen (in Millionen Jahren). Darüber hinaus hat der Autor wiederholt darauf hingewiesen, dass dieses Verfahren für Trübungen völlig unanwendbar ist, da es nicht nur eine ungefähre, sondern eine absolut falsche Schätzung der Niederschlagsakkumulationsrate liefert. Damit Sedimente trotz der Subduktion der ozeanischen Platte im axialen Teil der Gräben erhalten bleiben und zudem horizontal vorkommen, ist es folglich notwendig und ausreichend, dass die Sedimentationsrate deutlich höher ist als die Subduktionsrate , und dies kann nur sein, wenn die Sedimentation im Graben im injektiven Modus der Cyclosdimentogenese realisiert wird. Eine Folge dieses eigentümlichen sedimentologischen Theorems ist die außergewöhnliche Jugend der Bodensedimente aller Tiefseegräben, deren Alter in der Regel das Pleistozän nicht überschreitet. Derselbe Mechanismus ermöglicht es, das Vorhandensein stark karbonathaltiger Sedimente in Tiefen zu erklären, die offensichtlich die kritische Tiefe für die Auflösung von Karbonatmaterial überschreiten.
Bevor wir die zweite der von uns gestellten Fragen verstehen (über die Verletzung der normalen stratigraphischen Abfolge von Sedimenten am Fuß des Kontinentalhangs des Grabens), ist es notwendig, den folgenden Umstand zu beachten, an den wahrscheinlich viele gedacht haben die versuchten, den Mechanismus der Subduktion zu analysieren. In der Tat, wenn der Prozess des Unterschubs (aus kinematischer Sicht) in allen Gräben ähnlich abläuft und mit dem Abkratzen von Sedimenten von der subduzierenden Platte einhergeht, sollten Akkretionsprismen am Fuß der inneren Hänge aller Gräben befestigt werden Gräben ohne Ausnahme. Tiefseebohrungen haben jedoch nicht in allen Gräben das Vorhandensein solcher Prismen festgestellt. Um diese Tatsache zu erklären, schlug der französische Wissenschaftler J. Aubouin vor, dass es zwei Arten von aktiven Rändern gibt: Ränder mit vorherrschenden Druckspannungen und aktiver Anlagerung; völlige Abwesenheit Sedimentansammlung. Dies sind die beiden extremen Pole, zwischen denen praktisch alle derzeit bekannten konvergenten Systeme platziert werden können, wenn wir so wichtige Eigenschaften wie den Neigungswinkel der TWZ-Zone, das Alter der ozeanischen Kruste, die Subduktionsrate und die berücksichtigen Dicke der Sedimente auf der ozeanischen Platte. J. Auboin glaubt, dass die Bogenrinnensysteme näher am ersten Typ sind und der Randtyp der Anden näher am zweiten. Wir wiederholen jedoch, dass dies nur eine grobe Annäherung ist, da die realen Situationen in bestimmten Unterschubzonen von vielen Faktoren abhängen und daher eine Vielzahl von Beziehungen in den Systemen sowohl am westlichen als auch am östlichen Rand des Pazifischen Rings auftreten können. Also, V.E. Noch bevor J. Aubouin diese beiden Extremfälle identifizierte, bemerkte Hine zu Recht, dass die Aleuten-, Nankai- und Sunda-Profile das Akkretionsmodell nur teilweise bestätigten, während die Profile durch den Marianen- und Mittelamerika-Tal (in der Region Guatemala) dies nicht taten zeigen ein Akkretionsprisma. Welche Schlussfolgerungen folgen daraus?
Sedimentprismen (wo sie zweifellos existieren) sind höchstwahrscheinlich nicht immer nur das Ergebnis des Abkratzens von Sedimenten von der ozeanischen Platte, zumal die Zusammensetzung der Sedimente dieser Prismen nicht den Sedimenten des offenen Ozeans entspricht. Darüber hinaus gibt das unbestrittene Fehlen solcher Prismen (z. B. im Mittelamerikanischen Graben) Anlass, das Abkratzen von Sedimenten nicht als sedimentologisch universellen Vorgang der Subduktion anzusehen, der sich explizit aus dem „Schmiermodell“ von O.G. Sorokhtin und L.I. Lobkowski. Mit anderen Worten, zusätzlich zur Ansammlung von Sedimenten muss sich ein allgemeinerer sedimentologischer Prozess in konvergierenden Systemen manifestieren, der zur Bildung eines Sedimentprismas am Fuß des Kontinentalhangs des Grabens führt.
Wir haben bereits darauf hingewiesen, dass die Sedimente an der Basis des Kontinentalhangs der Gräben stark verdichtet, zu einem komplexen Faltensystem gefaltet sind, die Altersabfolge der Schichten in ihnen oft gestört ist und alle diese Sedimente eine deutlich turbiditische Genese haben . Es sind diese Tatsachen, die in erster Linie einer überzeugenden Erklärung bedürfen. Darüber hinaus wurde innerhalb des Akkretionsprismas (wo sein Vorhandensein zweifellos nachgewiesen wurde) eine Verjüngung der Sedimente entlang des Abschnitts zum Trog festgestellt. Dies zeugt nicht nur von der Tatsache, dass jede nachfolgende Platte von Sedimenten, die von der ozeanischen Platte abgerissen wurden, unter die vorherige zu rutschen scheint, sondern auch von der eigentümlichen Kinematik des Unterschubprozesses, wonach der nächste Subduktionsimpuls von einer Migration der begleitet wird Grabenachse zum Ozean hin bei gleichzeitiger Erweiterung der Schelfzone des Kontinentalhangs und Umlenkung seiner Basis, was es allgemein möglich macht, sie zu realisieren dieser Mechanismus. Mit mehr Detaillierte Studie Strukturen von Akkretionsprismen (japanische und mittelamerikanische Gräben) stellte sich auch heraus, dass die Gesetzmäßigkeiten des Alterswechsels einzelner Platten komplexer sind: insbesondere das zwei- oder dreimalige Auftreten zeitgleicher Packungen unter Sedimenten, sowohl jünger als auch älter, wurde gegründet. Diese Tatsache kann nicht mehr durch den Mechanismus der reinen Akkretion erklärt werden. Die Hauptrolle spielen dabei wahrscheinlich die Prozesse, die zur Verdrängung von teilweise versteinerten Sedimentmassen führen, die direkt im Kontinentalhang des Grabens stattfinden. Zu berücksichtigen ist auch, dass der eigentliche Mechanismus der Sedimentverdichtung innerhalb des Akkretionsprismas auch seine eigenen Besonderheiten aufweist, die insbesondere darin bestehen, dass die mit dem Subduktionsvorgang einhergehenden Spannungsbelastungen zu einer starken Verkleinerung der Pore führen Raum und das Einpressen von Flüssigkeiten in die oberen Sedimenthorizonte, wo sie als Quelle für Karbonatzement dienen. Es gibt eine Art Schichtung des Prismas in unterschiedlich verdichtete Gesteinspakete, die weiter zur Deformation der Gesteine ​​in Falten beiträgt, zerlegt in Schichten mit Schieferspaltung. Ein ähnliches Phänomen ereignete sich in der Kodiak-Formation von spätkreidezeitlichen, paläozänen und eozänen Turbiditen, die in der Halle freigelegt wurden. Alaska zwischen dem Aleutengraben und einem aktiven Vulkanbogen auf der Alaska-Halbinsel. A.P. Lisitsyn stellt fest, dass das Akkretionsprisma im Bereich des Aleutengrabens durch Verwerfungen in separate Blöcke zerbrochen ist und die Bewegung dieser Blöcke (in erster Näherung) den Unregelmäßigkeiten der darunter liegenden Kruste entspricht, sie scheinen zu „verfolgen“. all die großen Unregelmäßigkeiten in der Topographie der Oberfläche der ozeanischen Platte.
Das Akkretionsprisma in der Region des Antillen-Inselbogens (Insel Barbados) wurde am gründlichsten untersucht, dem zwei Sonderfahrten der R/V Glomar Challenger (Nr. 78-A) und Joydes Resolution (Nr. 11) gewidmet waren . Der aktive Rand der Ostkaribik wird hier durch die folgenden Strukturen ausgedrückt: o. Barbados, interpretiert als Fore-Arc-Kamm, > Tobago-Senke (Inter-Arc) > St. Vincent (aktiver Vulkanbogen) > Grenada-Depression (Rear-Arc, marginal) > Mt. Aves (toter Vulkanbogen). Hier befinden sich dichte Sedimentansammlungen des Orinoco PKV und teilweise verdrängte Sedimente aus der Amazonasmündung in der Nähe der Subduktionszone. Tiefwasserbrunnen 670-676 (Kreuzfahrt Nr. 110) in der Nähe der Front aktiver Verformungen bestätigte hier das Vorhandensein eines mächtigen Akkretionsprismas, das aus Überschiebungsbecken neogener Tiefseesedimente besteht, die aus dem schwach deformierten ozeanischen Komplex des Kampanien-Oligozäns gepflückt wurden. Die Scherzone besteht aus Tonsteinen aus dem oberen Oligozän und dem unteren Miozän und ist nach Westen geneigt. Direkt über der Scherzone wurde eine Reihe steilerer schuppiger Überschiebungen freigelegt. Die Gesamtmächtigkeit des durch Bohrungen freigelegten Abschnitts beträgt 310 bis 691 m. An seiner Basis treten kieselsäurehaltige Tonsteine ​​des unteren mittleren Eozäns auf. Oben - tonhaltige Sedimente, kalkhaltige Turbidite, kreuzgelagerte Glaukonit-Sandsteine ​​des mittleren bis oberen Eozäns, dünnschichtige Tonsteine ​​und Karbonatgesteine ​​des Oligozäns, silikatische Radiolarium-Tonsteine, kalkhaltige Tonsteine ​​und biogene Karbonatsedimente des unteren Miozäns-Pleistozäns. Ein charakteristisches Phänomen ist dabei die seitliche Migration von Flüssigkeiten sowohl in den Körper des Akkretionsprismas (Chloride) als auch von der ozeanischen Seite der Deformationsfront (Methan). Wir betonen auch, dass auf mehreren Ebenen eine Wiederholung im Abschnitt von lithologisch gleichartigen und zeitgleichen Gesteinseinheiten aufgedeckt wurde.
Lassen Sie uns zusätzlich zu dem, was bereits über die tektonische Struktur der Gräben bekannt ist, Rache üben: Innerhalb der unter Wasser getauchten Terrasse im mittleren Teil des inneren Hangs der japanischen und anderen Gräben fanden aktive tektonische Prozesse statt, was darauf hindeutet einerseits über erhebliche horizontale Verschiebungen von Blöcken und andererseits über aktive vertikale Bewegungen, die zu einer relativ raschen Änderung der bathymetrischen Sedimentationsbedingungen führten. Ein ähnliches Phänomen wurde auch im Peru-Chile-Graben festgestellt, wo die Raten der vertikalen Blockverschiebungen 14–22 cm/Jahr erreichen.
Detaillierte geophysikalische Studien des Japan-Grabens haben gezeigt, dass seine Innen- und Außenseite ein komplexes System von Blöcken sind, die entlang von Verwerfungen in Kontakt stehen. Diese Blöcke erfahren Verschiebungen verschiedener Amplituden. In diesem Fall sind die Abfolge der Störungsbildung, das Verhalten von Krustenblöcken in verschiedenen Stadien der Unterschiebung und vor allem (für unsere Zwecke) die Widerspiegelung all dieser Prozesse in der Sedimentbedeckung eines Tiefwassergrabens wesentlich. Extrem erscheint die Position der japanischen Geophysiker Ts. Shiki und 10. Misawa, die glauben, dass, da das Konzept der Subduktion grundsätzlich „umfangreicher und globaler Natur“ sei, in einem Modell dieser Größenordnung „Sedimente und Sedimentkörper ignoriert werden können“. .
Im Gegenteil, nur durch die Merkmale des Mechanismus zum Füllen der Becken an den Hängen der Gräben und der Gräben selbst mit Sedimenten kann man die subtilen Details der Subduktion verstehen, die sonst von Forschern einfach übersehen werden. Niederschlag macht es bildlich gesprochen möglich, einen Abguss aus der Gosse zu machen und dabei nicht nur seine Details zu verstehen Interne Struktur, sondern auch die Prozesse, die zu seiner Entstehung geführt haben, sinnvoller wiederherstellen.
Der Mechanismus der Akkumulation von Sedimenten an der Basis des Kontinentalhangs scheint wie folgt zu sein. In der Anfangsphase der Subduktion – wenn durch die Kollision von kontinentalen und ozeanischen Platten ein Tiefwassergraben entsteht – kommt es am Fuß des Kontinentalhangs zu einem Bruch der Kontinuität der Kruste (Abb. 1.18, a). ; entlang der Verwerfung sackt die Kruste in Richtung Rinnenachse ab und Sedimente von der oberen Stufe (Terrasse) rutschen nach unten (Abb. 1.18, b). Auf der unteren Stufe wird das stratigraphische Inversionsvorkommen von Bettpackungen (I, 2, 1, 2) aufgezeichnet. In der Phase relativ ruhigen Unterschubs, wenn die in der Subduktionszone auftretenden Spannungen die Zugfestigkeit nicht überschreiten kontinentale Lithosphäre, Sedimente sammeln sich am inneren Hang des Grabens an: von Küstenmeer bis Tiefsee (Abb. 1.18, 6, Einheiten 3 und 4) und im Becken auf der unteren Terrasse - Turbidite.

Dann verschiebt sich mit einem neuen aktiven Subduktionsimpuls die Achse des Grabens in Richtung Ozean, und am Fuß des inneren Hangs bildet sich eine neue Verwerfung, entlang der Sedimente von der oberen Terrasse nach unten rutschen (Abb. 1.18, c). und ein Teil der küstennahen Flachwasseransammlungen endet auf der zweiten Terrasse. Ein neuer Teil von noch unzureichend verdichteten Sedimenten rutscht in die Basis des inneren Abhangs des Grabens, der sich beim Abwärtsbewegen entlang des unebenen Reliefs des Abhangs ansammelt, in Falten zerknittert usw. Es gibt einen weiteren Aufbau des Prismas an der Basis des Kontinentalhangs.
Die meisten Gräben am Kontinentalhang haben drei morphologisch ausgeprägte Stufen - Terrassen. Wenn unser Schema richtig ist, kam es folglich während der Existenz der Subduktionszone zu mindestens drei großen strukturellen Umlagerungen, begleitet von der Verschiebung des Grabens in Richtung Ozean und der Bildung von Verwerfungen an seinem inneren Hang. Die letzte Phase dieses Prozesses ist in Abb. 1 dargestellt. 1.18, d: Sedimentprisma an der Basis des Kontinentalhangs wird gebildet. Darin wird dreimal (nach diesem vereinfachten Schema) die stratigraphische Schichtfolge verletzt.
Dieser Prozess findet auf die eine oder andere Weise statt, die Hauptsache ist, dass sich in den Fällen, in denen es möglich war, die Basis des Kontinentalhangs (die japanischen und mittelamerikanischen Gräben) auszubohren, wirklich herausstellte, dass die normale stratigraphische Abfolge von Felsen wurden hier gestört; Sie sind viel stärker verdichtet als die synchronen Ablagerungen des Außenhangs, und vor allem ähneln diese Ablagerungen in keiner Weise den pelagischen Sedimenten des ozeanischen Abhangs des Grabens. Auch starke Vertikalbewegungen werden erklärbar, wodurch offenbar Flachwasserablagerungen in mehreren tausend Metern Tiefe verschüttet werden.
Bevor mit der modellhaften Begründung der Indikatorreihe der Sedimentformationen von Tiefwassergräben fortgefahren wird, muss auf einen wichtigen Umstand geachtet werden, der bisher von Geologen nicht berücksichtigt wurde. Inzwischen ergibt sich offensichtlich aus jenen tektono-geophysikalischen Voraussetzungen der Subduktion, die die grundlegenden Merkmale dieses Prozesses sind und die wir unserem sedimentologisch konsistenten Modell der Subduktion zugrunde gelegt haben. Dies bezieht sich darauf, dass moderne Tiefseegräben keine sedimentären (akkumulierenden) Becken im engeren Sinne sind, sondern nur eine Reaktion der Erdkruste auf den Subduktionsvorgang darstellen, morphologisch ausgedrückt in der Topographie des Meeresbodens. Wir wissen bereits, dass die Subduktion der ozeanischen Kruste unter dem Kontinent durch eine seismische Brennzone gekennzeichnet ist, an deren Wendepunkt sich der Tiefwassergraben befindet; dass die Subduktion selbst ein impulsiver Prozess ist und jeder aufeinanderfolgende Subduktionsimpuls einer abrupten Wanderung der Trogachse in Richtung Ozean entspricht; dass Sedimente im Graben nur deshalb Zeit haben, sich anzusammeln, weil die Ablagerungsrate der Turbidite die Absinkungsrate der ozeanischen Platte deutlich übersteigt, ihre Hauptmasse aber zusammen mit der subduzierten Platte in tiefere Horizonte der Lithosphäre geht bzw. ist durch einen Vorsprung der Kontinentalplatte abgerissen und in den Boden des Kontinentalhangs des Grabens geladen. Diese Umstände erklären die Tatsache, dass trotz der langen (zig Millionen Jahre) Existenz der meisten Subduktionszonen das Alter der Sedimentfüllung des Bodens der Gräben das Pleistozän nicht überschreitet. Moderne Gräben erfassen daher nicht alle Subduktionsstadien in den Sedimentaufzeichnungen und können daher vom Standpunkt der Sedimentologie nicht als Sedimentbecken betrachtet werden. Betrachtet man sie dennoch als solche, dann sind die Dachrinnen ganz eigentümliche Becken: Becken mit „undichtem“ Boden. Und erst wenn der Subduktionsprozess stoppt, die seismische Fokuszone durch einen Kontinent oder Mikrokontinent blockiert wird, die Position des Tiefwassergrabens stabil wird und er beginnt, sich als vollwertiges Sedimentbecken mit Sedimentkomplexen zu füllen. Es ist diese Phase ihrer Existenz, die in den geologischen Aufzeichnungen erhalten ist, und gerade die Reihe von Sedimentformationen, die sich während dieser Zeit gebildet haben, kann als Hinweis auf Tiefseegräben von Subduktionszonen angesehen werden.
Kommen wir zu seiner Beschreibung. Halten wir gleich fest, dass es sich um die tektonisch-sedimentologische Fundierung der klassischen Reihe feinrhythmischer terrigener Formationen handelt: Schieferbildung > Flysch > Meeresmolasse. Diese Reihe (in Anlehnung an M. Bertrand) wurde von N. B. Vassoevich am Material des Kreide-Paläogen-Flysch des Kaukasus empirisch untermauert, übrigens mit einer bemerkenswerten Schlussfolgerung: da sich in dieser Reihe die Ablagerungen der unteren (marinen) Molasse befinden die jüngste (in einem zusammenhängenden Abschnitt), dann ist die moderne Epoche überwiegend die Epoche der Melasseansammlung; eine neue Phase der Flyschbildung hat noch nicht begonnen, und die alte ist längst beendet. Diese Schlussfolgerung stellte sich als falsch heraus.
BM Keller bestätigte die etablierte N.B. Vassoevichs sukzessive Veränderung von Sedimentformationen der Flysch-Reihe auf das Material der devonischen und karbonischen Abschnitte des Zilair-Synklinoriums Südlicher Ural. Laut B.M. Keller, in diesem Synklinorium, bildete sich sukzessive eine silikatische Formation, Schiefer, ein Wechsel von Grauwackensandsteinen und Schiefern mit rudimentärer flyschartiger Zyklizität (Abschnitte im Einzugsgebiet des Sakmara-Flusses), und schließlich Ablagerungen von mariner Melasse. Die gleiche Regelmäßigkeit wurde von I.V. Khvorov. Im östlichen Sikhote-Alin sind die Flyschschichten der Unterkreide (Hautherivium-Albeckium) von grobem Flysch und mariner Molasse gekrönt. Im Synklinorium von Anui-Chuy Gorny Altai grün-violette Schiefer- und Flyschoid- (Grauwacke-Schiefer-) Formationen werden durch schwarzen Schiefer (Schiefer) ersetzt, gefolgt von einer Sub-Flish-Sequenz, dann (höher im Abschnitt) - untere Molasse. Gekrönt wird diese Abfolge von sedimentär-vulkanogenen Ablagerungen der kontinentalen Molasse. M.G. Leonov stellte fest, dass ältere Flysch-Komplexe im Kaukasus auf die marine Molasse des späten Eozäns abgebildet wurden. Im späten Eozän wanderte das transkaukasische Massiv langsam nach Norden, wodurch immer mehr grobkörnige Sedimente im Schnitt erfasst wurden und Turbidite immer sandiger wurden. Dasselbe Phänomen, nur geringfügig zeitlich verschoben, wird in den österreichischen und Schweizer Alpen sowie auf der Apenninenhalbinsel beobachtet. Insbesondere die im nördlichen Apennin entwickelte oberkreideartige Antola-Formation wird als turbiditische Abfolge von Fazies eines Tiefwassergrabens interpretiert. Es zeigt eine deutliche Vergröberung der Sedimente im Schnitt.
In der Dalnsgorsky-Erzregion (Primorye) ist eine deutliche Aufrauung der Turbiditkomplexe entlang des Abschnitts nach oben zu beobachten. Es wird natürlich von einem allmählichen "Seichtwerden" von Faunenkomplexen begleitet. BIN. Perestoronin, der diese Ablagerungen untersuchte, stellt fest, dass ein Merkmal des Abschnitts der allochthonen Platten die allmähliche Veränderung (von unten nach oben) von Tiefsee-Chertous-Ablagerungen mit Radiolarien ist, zuerst schluffige und dann Flachwasser-Sandsteine ​​mit Bsrrias-Valanginian-Flora . Ein ähnlicher Trend beim Ersatz von Turbiditkomplexen wurde in Zal festgestellt. Cumberland auf ungefähr. St. Georg. Es besteht aus Turbiditen aus dem späten Jura und der frühen Kreidezeit mit einer Gesamtdicke von etwa 8 km. Die Lithofacies-Spezifität dieser Formation besteht darin, dass im Schnitt eine Vergröberung des klastischen Materials innerhalb der Grenzen einzelner Zyklen und eine Zunahme der Mächtigkeit der Zyklen selbst zu verzeichnen ist. Die für uns interessante Reihe Flysch > marine Molasse > kontinentale Molasse wird auch im Westkarpatenbecken des Oligozän-Miozäns unterschieden. Im westlichen Ural ist der Flyschkomplex des Oberen Paläozoikums in drei Formationen unterteilt, die sich im Abschnitt sukzessive ablösen: Flysch (C2) > Untere Molasse (C3-P1) > Obere Molasse (P2-T). Darüber hinaus entwickeln sich im unteren Teil des Abschnitts fein rhythmische distale Trübungen.
Somit bedarf das empirisch festgestellte Muster des sukzessiven Auftretens im Schnitt immer gröberer Unterschiede in der Flyschreihe einer lithogeodynamischen Begründung. Das von uns vorgeschlagene Modell basiert auf den folgenden Annahmen.
1. Von all der Vielfalt moderner Umgebungen für die Akkumulation von Turbidit erweisen sich die geodynamischen Umgebungen der Randteile (und Verbindungen) von Lithosphärenplatten als geologisch bedeutsam (die Ablagerungen dieser Zonen sind in den geologischen Aufzeichnungen stabil erhalten). Dies ist der Kontinentalfuß der passiven Ränder der Kontinente sowie Tiefseegräben der aktiven Ränder. Hier wird der Mechanismus der Lawinenablagerung realisiert. Aus geodynamischer Sicht entspricht der aktive Rand der Einstellung der Subduktion der ozeanischen Kruste.
2. Sedimentologische Kontrolle der Subduktion, ausführlich diskutiert in frühere Werke des Autors garantiert, dass die wichtigsten genetischen Sedimenttypen, die die Böden der Gräben und Terrassenbecken an ihrem Kontinentalhang füllen, Turbidite sind.
3. Nacheinander wechselnde Schichten, ähnlich in lithologischer Zusammensetzung und Struktur der elementaren Sedimentationszyklen, legen aller Wahrscheinlichkeit nach nicht unterschiedliche, wenn auch voneinander abhängige Sedimentationsprozesse fest, sondern lange Entwicklungsstadien einzelner Prozess Zyklogenese, die injektiv durchgeführt wird, aber aufgrund von Änderungen in der Tiefe des Beckens und der Intensität der Entfernung von klastischem Material in verschiedenen Entwicklungsstadien Zyklen in Abschnitten festlegt, die sich in Dicke und Korngröße der Ablagerungen unterscheiden.
4. Installiert von N.B. Die empirische Reihe von Wassojewitsch muss nicht unbedingt so vollständig wie möglich ausgedrückt werden. Zum Beispiel die Trias-Yurski-Schieferschichten der Taurischen Reihe der Krim, der Oberkreide-Flysch der Zentral- und Nordwestlicher Kaukasus usw.
Das Wesen des von uns vorgeschlagenen lithogeodynamischen Modells ist in Abb. 1.19, und die umfangreiche Literatur, die die Bedingungen für die Erzeugung, Bewegung und Entladung von Dichte- (Trübungs-) Strömungen sowie die Zusammensetzung und Struktur der von ihnen gebildeten Trübungskörper charakterisiert, gibt das Recht, auf diese Fragen nicht im Detail einzugehen .

In Subduktionszonen geht die Absorption einer ozeanischen Platte immer mit einer Erhöhung der Druckspannungen einher und führt zu einer verstärkten Erwärmung der hinteren Teile dieser Zonen, wodurch es zum isostatischen Anstieg des Kontinentalrandes mit stark zergliedertem Gebirgsrelief kommt . Wenn außerdem der Vorgang der Subduktion der ozeanischen Platte selbst impulsiv erfolgt und der nächste Subduktionsimpuls mit einer Wanderung der Trogachse in Richtung Ozean einhergeht, dann wird mit dem Ende der Subduktion auch der Tiefseetrog in seinem Finale fixiert Position, sowie der Abbau von Druckspannungen und das isostatische Aufschwimmen der hinteren Teile der Subduktionszonen erfolgen ebenfalls in Wellen - vom Kontinent bis zum Ozean. Wenn wir diese Daten nun mit der Tatsache vergleichen, dass die Struktur (Morphologie) des angrenzenden Landes praktisch unverändert bleibt, ändern sich nur die Länge der Bewegungsroute der Dichteströme und die Neigung des Bodens der Versorgungsschluchten (die Länge ist maximal , und das Gefälle des Bodens ist dagegen in der Aufstiegsphase I minimal, und in der Endphase III ändert sich das Verhältnis dieser Werte ins Gegenteil), dann wird der sedimentologische Aspekt des Problems deutlich: mit der kontinuierlichen entwicklung dieses prozesses sollten ablagerungen von feinrhythmischen distalen turbiditen (schieferformationen) in proximale sandige turbidite (flysch und seine verschiedenen strukturellen und lithologischen modifikationen) übergehen, und ts wiederum werden durch zyklen von gröberkörnigem proximalen ersetzt Turbidite und Fluxoturbidite, besser bekannt in unseren heimische Literatur wie Zyklen von Meeresmelasse.
Übrigens ist anzumerken, dass sich dieser ondulierende Prozess im Kaukasus nicht nur in einer gerichteten Veränderung entlang des Abschnitts lithologisch unterschiedlicher Flyschtypen, sondern auch in der sukzessiven Verjüngung der sie beherbergenden tektonisch-sedimentären Strukturen zeigt. So werden Falten aus der Vor-Spätkreide in der Lok-Karabach-Zone deutlich transformiert, und Falten, die in den frühen Pyrenäen und jüngeren Phasen abgelegt wurden, werden in der Adjaro-Trialeti-Zone deutlich transformiert. Im Bereich des Gruzinskaya-Blocks sind die Falten noch jünger. Postpaläogen sind strukturelle Veränderungen Vorkommen in der Region Westabchasien und im Nordwestkaukasus.
Wenn wir das Material der kaukasischen Turbiditkomplexe genauer analysieren, werden wir unweigerlich zu dem Schluss kommen, dass die gesamte laterale Reihe tektonischer Einheiten vom Rand des Kleinkaukasischen Ozeanbeckens bis zur Nordkaukasischen Platte gut in das Konzept von a passt komplexer Kontinentalrand, der ausgehend vom Bajocian Anzeichen eines aktiven Subduktionsmodus zeigte. Gleichzeitig verschob sich die Achse des aktiven Vulkanismus allmählich nach Norden.
Auch die hier gebildeten Trübungskomplexe müssen auf die Wanderung der Achse der Subduktionszone reagieren. Mit anderen Worten, in Subduktionspaläozonen sollte eine seitliche Reihe von Trübungsformationen, die dem Kontinent „anhaften“, zu verzeichnen sein, deren Alter in Richtung der Initiierung der Subduktionszone älter wird. Also im Flussgebiet. Arak (südöstlicher Teil des Kleinen Kaukasus), Turbiditkomplexe werden von Westen nach Osten älter. Gleichzeitig nimmt die Tiefe der Trübungsansammlung in die gleiche Richtung ab. Wenn entlang der Ufer der Flüsse Hrazdan und Azat die Ablagerungen des oberen Eozäns durch mäßig tiefe Wasserturbidite vertreten sind, werden sie im Osten (Flüsse Apna, Nakhichevanchay, Vorotan usw.) durch Flachwassersedimente ersetzt.
Es kann gefolgert werden, dass die Veränderung der Formationen in der Reihe Schieferbildung > Flysch > Molasse nicht unterschiedliche Zyklogeneseregime festlegt, sondern nur die von uns beschriebenen Änderungen der lithogeodynamischen Bedingungen in der Quelle des klastischen Materials, die dem kontinuierlichen Prozess der Sedimentogenese überlagert sind der Tiefwassergraben. Die Ablagerungen der Molasseformation vervollständigen somit die vollständige sedimentologische Entwicklung der Gräben.
Interessanterweise wurden bei Tiefseebohrungen Daten erhalten, die tatsächlich den Mechanismus der Füllung der Gräben mit klastischen Sedimenten bestätigen, die den Abschnitt vergröbern. Brunnen 298 wurde im Nankai-Trog gebohrt, der Teil der Subduktionszone ist und innerhalb dessen die philippinische Platte langsam unter die asiatische subduziert. Das Bohrloch passierte 525 m quartäre Sedimente, bei denen es sich um fein rhythmische distale Turbidite von terrigener Zusammensetzung handelt. Basierend auf diesen Materialien wurde für die Fazies moderner Tiefwassergräben erstmals eine Korngrößenzunahme der Sedimente querschnittsaufwärts festgestellt. Nach allen bisher bekannten Informationen kann diese Tatsache als charakteristisch für die Sedimente aller Tiefseegräben angesehen werden, die die Endphase des Unterschubs der ozeanischen Platte aufzeichnen. Was die Diagnose der Paläosubduktionszonen der geologischen Vergangenheit betrifft, so ist sie noch informativer als die Texturen der Strömungen und das Vorhandensein von unbestrittenen Turbiditen im Abschnitt.
Wir betonen, dass, wenn sich Turbiditkomplexe in verschiedenen strukturellen und morphologischen Umgebungen des Ozeans bilden können, die Tröge nach Beendigung der Subduktion immer mit Turbiditablagerungen gefüllt sind, die den Abschnitt vergröbern und die sukzessive Änderung der Formationen fixieren: Schiefer (distale Turbidite) > Flysch (distale und proximale Turbidite) > Meeresmolasse (proximale Turbidite und Fluxoturbidite). Darüber hinaus ist es auch wichtig, dass die umgekehrte Sequenz genetisch unmöglich ist.

Tiefseegräben finden sich überwiegend entlang der Küsten rund um den Pazifischen Ozean. Von den 30 Gräben befinden sich nur 3 im Atlantik und 2 im Indischen Ozean. Die Gräben sind meist schmale und überwiegend lange Senken mit steilen Hängen, die sich bis zu einer Tiefe von 11 erstrecken km(Tabelle 33).

Zu den Merkmalen in der Struktur tiefer Verwerfungen gehört die flache Oberfläche ihres Bodens, die mit einer Schicht aus tonigem Schlick bedeckt ist. Verwerfungsforscher haben herausgefunden, dass ihre steilen Hänge dichten, dehydrierten Tonen und Tonsteinen ausgesetzt sind.

L. A. Zenkevich glaubt, dass diese Art von Aufschlüssen darauf hindeutet, dass tiefe Vertiefungen Verwerfungen tiefer, verdichteter Bodensedimentansammlungen sind und dass diese Vertiefungen eine schnell fließende Formation sind, die vielleicht nicht länger als 3-4 Millionen Jahre existiert. Dasselbe wird durch die Natur der ultra-abgrundtiefen Fauna in ihnen bewiesen.

Der Ursprung von Tiefseefehlern hat keine Erklärung. Daher gibt die Hypothese des Aufschwimmens der Kontinente einen gewissen Grund, das Auftreten solcher Störungen zu erwarten, aber in diesem Fall sollte man es tun

Erwarten Sie das Auftreten tiefer Risse nur auf der Seite der Kontinente, von denen sie sich entfernen. Aber auch auf der anderen Seite werden Fehler beobachtet.

Um das Auftreten tiefer Verwerfungen aufgrund der Ausdehnung des Globus zu erklären, wird manchmal eine Hypothese über die Erwärmung der Substanz aufgestellt, aus der der Globus besteht. Eine Abnahme der radioaktiven Wärme um das 5-10-fache während der Existenz der Erde legt jedoch nahe, dass es für diese Hypothese noch weniger Gründe gibt als für die Hypothese einer Zunahme des Globus aufgrund einer Abnahme der Spannung des Gravitationsfeldes.

Als Tatsachen, die angeblich eine kontinuierliche Zunahme des Erdvolumens belegen, ist neben dem Vorhandensein von Tiefseegräben auch das Vorhandensein von mittelozeanischen Rücken im Spiel.

Ein entsprechender Abschnitt wurde der Erläuterung der Gründe für die Bildung von Mediankämmen gewidmet. Hier muss gesagt werden, dass, wenn tiefe Gräben wirklich entweder eine Dehnung der Erdkruste erfordern oder sie mit einer Verwerfung biegen, die Bildung eines Gebirges im Ozean in keiner Weise mit einer Dehnung verbunden sein kann. Dies ist nur durch Kompression oder Volumenvergrößerung der aufsteigenden Substanz möglich. Daher zieht das Vorhandensein eines komplexen Gebirgssystems mit einer Länge von über 60.000 km an. km Es gibt keinen Grund, die Hypothese der expandierenden Erde zu beweisen.

Eine akzeptablere Erklärung für die Entstehung tiefer Verwerfungen - Gräben, die vorgeschlagen werden können, wenn wir sie als Folge des ständig fortschreitenden Absinkens der Erdkruste der Ozeane und der Aufwärtsbewegung der Erdkruste der Kontinente betrachten. Diese Bewegungen sind eine Folge der Erosion der Kontinente und der Ansammlung von Sedimentgestein am Grund der Ozeane. Die Aufwärtsbewegung der Kontinente wird durch Erosion und die Abwärtsbewegung der Küstenränder der Ozeane in ihren erleichtert entgegengesetzte Bewegung kann Brüche verursachen.

Abschließend lässt sich noch eine Variante der Erklärung der Entstehung der Dachrinnen anführen, die sich bei Betrachtung des in Abb. 23 gezeigten Fotos nahelegt. Das merkt man in den Kurven Küste Es werden Rillen gebildet, die in ihrer Form echten Rillen ähneln. Die Kruste des Meeresbodens wird an den Stellen, an denen sie mit relativ schmalen Vorsprüngen in den Ozean hineinragt, sozusagen vom Kontinent abgestoßen. Mit solchen Beobachtungen (und davon gab es ziemlich viele) kann man sich den Mechanismus der Entfernung der Küstengebiete der Kruste genau an den Biegungen mit großer Krümmung vorstellen. Allerdings war es unmöglich, einen solchen Effekt vor dem Experiment vorherzusehen. Diese Version der Erklärung der Gräben stimmt mit ihrer Tiefe bei gleicher Dicke der Kruste überein und erklärt gut ihre Form und Lage und bestätigt außerdem überzeugend die Aussagen von S. I. Vavilov, dass Experimente nicht nur bestätigen oder widerlegen durch Erfahrung verifizierte Idee, sondern auch heuristische Eigenschaften haben, die unerwartete Eigenschaften und Merkmale der untersuchten Objekte und Phänomene offenbaren.

Tiefseegräben und damit verbundene Randkämme sind wichtige morphologische Strukturen aktiver Ozeanränder, die sich über Tausende von Kilometern entlang von Inselbögen und dem östlichen Kontinentalrand des Pazifischen Ozeans erstrecken. Tiefwassergräben verfolgen den Ausgang zur Oberfläche seismischer Fokuszonen und spiegeln die Grenze zwischen den ozeanischen und kontinentalen Segmenten der Lithosphäre der Erde als Relief wider. Ozeangräben sind lange schmale Vertiefungen des Meeresbodens, die die tiefsten Zonen der Ozeane sind.

Es gibt zwei Arten von Ozeangräben:

• 1. Ozeangräben, die mit Inselbögen verbunden sind (Marian, Japanese, Sunda, Kamchatka usw.);
• 2. An die Kontinente angrenzende Ozeangräben (Peruanisch-Chilenisch, Zentralamerika etc.).

Die Gräben der Inselbögen sind normalerweise tiefer (der Marianengraben - 11022 m). Bei hohen Sedimentationsraten können ozeanische Gräben mit Sedimenten gefüllt werden (Südküste Chiles).

Die meisten Gräben sind bogenförmig, wobei ihre konkave Seite dem Inselbogen oder dem Kontinent zugewandt ist. Im Schnitt sehen sie aus wie regelmäßige asymmetrische Vertiefungen (Abb. 6.28) mit einer relativ steilen (bis zu 10 ° oder mehr) Neigung neben dem Land und einer sanfteren (5 °) ozeanischen Neigung des Grabens. Am äußeren Meeresrand des Grabens

Reis. 6.28. Der schematische Aufbau des Tiefseegrabens zeigt eine äußere kuppelförmige Erhebung, die oft fast 500 m überragt regionale Ebene angrenzenden Meeresboden.

Dachrinnen, selbst die tiefsten, haben wenig bis gar keine präzise V-Form.

Die Breite der Ozeangräben beträgt etwa 100 km, die Länge kann mehrere tausend Kilometer erreichen: Die Tonga- und Kermadec-Gräben sind etwa 700 km lang, die Peru-Chile-4500 km. Der schmale Boden eines ozeanischen Grabens mit einer Breite von einigen hundert Metern bis zu mehreren Kilometern ist normalerweise flach und mit Sedimenten bedeckt. Im Schnitt sehen die Sedimente wie ein Keil aus. Sie werden im unteren Teil des Keils durch halbpelagische und pelagische (Präfix hemi - semi) Sedimente der ozeanischen Platte dargestellt, die zum Land fallen. Darüber sind sie diskordant überlagert von horizontal geschichteten Sedimenten aus Trübungsströmen (Trübungen), die durch Erosion des Kontinents oder Inselbogens entstanden sind. Die Art und das Volumen der Sedimente, die axiale Zone des Grabens werden durch das Verhältnis zwischen den Niederschlagsraten und der Konvergenzrate der Platten bestimmt. Sedimentkeile in den axialen Zonen der Inselbogentäler sind dünner als die in den an die Kontinente angrenzenden Trögen. Dies erklärt sich durch die im Vergleich zum Kontinent begrenzte Exposition oberhalb des Meeresspiegels der Bogenoberfläche, die die Hauptniederschlagsquelle darstellt.

Ozeangräben in der Nähe von Kontinentalrändern können aus einer Reihe strukturell isolierter kleiner Vertiefungen bestehen, die durch Schwellen getrennt sind. Innerhalb ihrer Grenzen kann sich bei einer leichten Neigung der Achse ein Kanal bilden, entlang dem Trübungsströme fließen. Letztere können Schwemmschwellen und Erosionsstrukturen im Körper des Sedimentkeils erzeugen und die Verteilung von Lithofazien im Graben kontrollieren. In Gebieten mit sehr schnell Sedimentation und niedrige Konvergenzraten (Oregon-Washington-Graben) können ausgedehnte Fächer erzeugen, die sich über den axialen Sedimentclip vom Kontinent in Richtung Ozean bewegen.

Ozeanische Gräben sind konvergente Plattenränder, an denen eine ozeanische Platte entweder unter einer anderen ozeanischen Platte (unter einem Inselbogen) oder unter einem Kontinent subduziert wird. Die Konvergenzrate der Platten reicht von null bis 100 cm/Jahr. Wenn die Platten kollidieren, bewegt sich eine von ihnen durch Biegen unter die andere, was zu regelmäßigen starken Erdbeben mit Herden unter dem Hang des Grabens neben dem Land, der Bildung von Magmakammern und aktiven Vulkanen führt (Abb. 6.29). Dabei werden die entstehenden Spannungen in der abtauchenden Platte in zwei Formen realisiert:

• 1. Es entsteht eine äußere wellenförmige (kuppelförmige) Erhebung mit einer durchschnittlichen Breite von bis zu 200 km und einer Höhe von bis zu 500 m.
• 2. Stufenweise normale Verwerfungen und große Strukturen wie Horste und Gräben werden in der gekrümmten ozeanischen Kruste am ozeanischen Abhang des Grabens gebildet.

Reis. 6.29. Kamtschatka tiefer Graben: 1 - Aktive Vulkane, 2 - tiefer Wassertrog 3 - Isolinien 1" Vertiefungen von Magmakammern

Es gibt keine gefalteten Deformationen in den Sedimentschichten am Boden des Grabens. In der Neigung des Grabens neben dem Land bilden sich sanft abfallende Überschiebungen. Die Unterschubzone (die Zone Benioff - Vadati - Zavaritsky) fällt in einem leichten Winkel von der Grabenachse in Richtung Land ab. In dieser Zone konzentrieren sich fast alle Erdbebenquellen.

In den Gräben Zentralamerika, Peru-Chile und Yap wurden durch Bohrungen junge Basalte entdeckt (Abb. 6.30). Die Intensität magnetischer Anomalien des Meeresbodens in der Nähe des Grabens ist normalerweise geringer. Dies ist auf das Vorhandensein zahlreicher Verwerfungen und Brüche in der gekrümmten ozeanischen Kruste zurückzuführen.

Reis. 6.30. Tektonisches Schema des zentralamerikanischen Sektors des Pazifischen Ozeans nach Yu.I. Dmitriev (1987): ich- Tiefseegräben 2 - Aktive Vulkane, 3 - Brunnen, die Basalte freilegten

Das Akkretionsprisma aus Sedimenten im unteren Teil der Neigung des Grabens ist deformiert, in Falten zerknittert und durch Verwerfungen und Überschiebungen in eine Reihe von Platten und Blöcken zerbrochen.

Manchmal reißt ein vorrückender Kontinent oder Inselbogen Sedimente von einem axialen Trog und einer ozeanischen Platte weg und bildet einen Akkretionskeil. Dieser Akkretionsprozess wird von der Bildung von schuppigen Überschiebungsschichten, chaotischen Sedimentkörpern und komplexen Falten begleitet. Hier kann sich eine Sediment-Basalt-Mélange bilden, die Fragmente und große Blöcke ozeanischer Kruste, Sedimentkeile und Turbidite enthält. Diese Masse angehäufter unverfestigter Sedimente erzeugt eine große Anomalie der negativen isostatischen Schwerkraft, deren Achse relativ zur Grabenachse etwas zum Festland verschoben ist.

Die Struktur der Schnitte. Die Dicke der Sedimente über dem Basaltuntergrund ist sehr unterschiedlich. Im mittelamerikanischen Graben im Brunnen. 500 V, es sind 133,5 m, im Brunnen. 495 - 428 m, während in anderen Rinnen bis zu 4 km dicke Sedimentschichten bekannt sind. Am Boden des Grabens wird das Vorhandensein von Erdrutschfazies und wieder abgelagerten Sedimenten festgestellt. Weit verbreitet sind Sedimentgesteine ​​und vulkanisch-sedimentäre Gesteine: vulkanomitische Schluffsteine, Sandsteine, Kiessteine, tonige, kieselig-tonige Gesteine, edaphoge Brekzien und Basalte in den Randzonen. Basalte zeichnen sich durch petrochemische und geochemische Eigenschaften aus, die zwischen typischen ozeanischen und Inselbogen-Varietäten liegen (Dmitriev, 1987).

In schuppigen Strukturen von Akkretionsprismen wechseln sich diese Gesteine ​​mit Gravitationsolistostromen und Erdrutschbrekzien ab. Die Fragmente enthalten Ausreißer der ozeanischen Kruste: serpentinisierte ultramafische Gesteine ​​und Basalte. Metamorphe Hochdruckgesteine ​​und niedrige Temperaturen- Glaukophanschiefer.

Bergbau.Öl- und Gasfelder in schwach lithifizierten Schichten. Ablagerungen von Antimon und Quecksilber in Paläoanaloga, in Metasomatiten entlang von Wirtsgesteinen (Jasperoide und Listvenite) in Zonen tektonischer Störungen.

Testfragen

• 1. Bestimmen Sie die Position von Tiefseegräben im Aufbau der Erde.
• 2. Benennen Sie das morphometrische und strukturelle Eigenschaften Tiefseegräben.
• 3. Beschreiben Sie die Struktur und Zusammensetzung von Gesteinsverbänden, die Tiefwassergräben füllen.

Allgemeine Merkmale ozeanischer Tiefseegräben

Wissenschaftler nennen den Tiefseegraben eine extrem tiefe und langgestreckte Vertiefung auf dem Meeresboden, die durch das Absinken der ozeanischen dünnen Kruste unter einem mächtigeren Kontinentalgebiet und während der entgegenkommenden Bewegung tektonischer Platten gebildet wurde. Tatsächlich sind Tiefwassergräben heute große geosynklinische Gebiete in allen tektonischen Merkmalen.

Aus diesen Gründen sind die Regionen der Tiefseegräben zu Epizentren großer und zerstörerischer Erdbeben geworden, und auf ihrem Grund gibt es viele aktive Vulkane. Senken dieses Ursprungs gibt es in allen Ozeanen, die tiefsten von ihnen befinden sich an der Peripherie des Pazifischen Ozeans. Die tiefste der tektonischen ozeanischen Depressionen ist die sogenannte Mariana-Senke, deren Tiefe nach Schätzungen der Expedition des sowjetischen Schiffes Vityaz 11022 m beträgt.

Marianengraben

Der tiefste ozeanische Graben auf dem Planeten ist der Marianengraben, der sich neben dem Marianengraben über 1,5 Tausend km in pazifischen Gewässern erstreckt. vulkanische Inseln. Die Troghöhle hat ein klares V-förmiges Querprofil und steile Hänge. Unten ist ein flacher Boden sichtbar, der in separate geschlossene Abschnitte unterteilt ist. Der Druck am Grund des Beckens ist 1100-mal höher als in den Oberflächenschichten des Ozeans. Es gibt einen tiefsten Punkt im Becken, es ist ein ewig dunkles, düsteres und unwirtliches Gebiet namens "Challenger Abyss". Es liegt 320 km südwestlich von Guam, seine Koordinaten sind 11o22, s. sch., 142o35, c. d.

Zum ersten Mal wurden die mysteriösen Tiefen des Marianengrabens 1875 vom Bord des englischen Schiffes Challenger aus entdeckt und vorläufig vermessen. Die Untersuchungen wurden mit Hilfe eines speziellen Tiefwasserlots durchgeführt, es wurde eine vorläufige Tiefe von 8367 m ermittelt, bei einer erneuten Vermessung ergab das Lot jedoch eine Tiefe von 8184 m. Moderne Echolotmessungen 1951 vom Brett des gleichnamigen Wissenschaftsschiffs Challenger zeigte eine Marke von 10.863 m.

Die folgenden Studien zur Tiefe der Depression wurden 1957 auf der 25. Reise des sowjetischen Wissenschaftsschiffs "Vityaz" unter der Leitung von A. D. Dobrovolsky durchgeführt. Sie gaben Ergebnisse bei einer Tiefenmessung - 11.023 m. Ein ernsthaftes Hindernis bei der Messung solcher Tiefseesenken ist die Tatsache, dass die durchschnittliche Schallgeschwindigkeit in Wasserschichten direkt auf die physikalischen Eigenschaften dieses Wassers zurückzuführen ist.

Für Wissenschaftler ist es kein Geheimnis, dass diese Eigenschaften von Meerwasser in verschiedenen Tiefen völlig unterschiedlich sind. Daher musste die gesamte Wassersäule bedingt in mehrere Horizonte mit unterschiedlichen Temperatur- und barometrischen Indikatoren unterteilt werden. Daher sollten bei der Messung von ultratiefen Stellen im Ozean unter Berücksichtigung dieser Indikatoren bestimmte Korrekturen an den Messwerten des Echolots vorgenommen werden. Die Expeditionen von 1995, 2009, 2011 unterschieden sich geringfügig in der Einschätzung der Tiefe der Senke, aber eines ist klar, dass ihre Tiefe die Höhe des höchsten Landgipfels, des Everest, übersteigt.

2010 brach eine Expedition von Wissenschaftlern der University of New Hampshire (USA) zu den Marianen auf. Mit Hilfe modernster Ausrüstung und einem Fächerecholot auf der Grundfläche einer Fläche von 400.000 Quadratmetern. Ich habe Berge entdeckt. An der Stelle des direkten Kontakts zwischen dem Pazifik und den bescheidenen und jungen philippinischen Platten entdeckten Wissenschaftler 4 Grate mit Höhen von mehr als 2,5 Tausend Metern.

Nach Angaben von Meereswissenschaftlern hat die Erdkruste in den Tiefen der Marianen-Inseln Komplexe Struktur. Rücken in diesen transzendentalen Tiefen wurden vor 180 Millionen Jahren durch ständigen Plattenkontakt gebildet. Mit ihrem massiven Rand senkt sich die pazifische ozeanische Platte unter den Rand der Philippinen und bildet eine gefaltete Region.

Meisterschaft im Abstieg bis ganz nach unten in die Rinne Marianen im Besitz von Don Walsh und Jacques Picard. Sie machten 1960 einen heldenhaften Tauchgang auf der Bathyscaphe von Triest. Sie sahen hier einige Lebensformen, Tiefseemollusken und sehr ungewöhnliche Fische. Ein bemerkenswertes Ergebnis dieses Tauchgangs war die Annahme eines Dokuments durch Nuklearländer über die Unmöglichkeit, giftige und radioaktive Abfälle im Marianengraben zu vergraben.

Auch unbemannte Unterwasserfahrzeuge gingen hier auf den Grund, 1995 tauchte die japanische Tiefseesonde "Kaiko" in eine damalige Rekordtiefe - 10.911 m. Später, im Jahr 2009, tauchte ein Tiefseefahrzeug mit dem Namen "Nerei" ab hier. Der bemerkenswerte Regisseur D. Cameron, der dritte unter den Bewohnern des Planeten, tauchte in einem einzigen Tauchgang mit dem Tauchboot Dipsy Challenger in die dunklen, unwirtlichen Tiefen hinab. Er filmte in 3D und benutzte einen Manipulator, um Boden- und Gesteinsproben am tiefsten Punkt des Challenger Abyss-Trogs zu sammeln.

Eine konstante Temperatur im unteren Teil der Rinne +1o C, +4o C wird durch „schwarze Raucher“ in einer Tiefe von etwa 1,6 km, geothermische Quellen mit mineralstoffreichem Wasser und einer Temperatur von +450oC aufrechterhalten. Bei der Expedition von 2012 wurden in der Nähe der serpentinenartigen geothermischen Quellen am Grund, die reich an Methan und leichtem Wasserstoff sind, Kolonien von Tiefseemollusken gefunden.

Auf dem Weg zum Abgrund der Tiefen des Grabens, 414 m von der Oberfläche entfernt, befindet sich ein aktiver Unterwasservulkan Daikoku, in dessen Bereich ein seltenes Phänomen auf dem Planeten entdeckt wurde - ein ganzer See aus reinem geschmolzenem Schwefel, der kocht eine Temperatur von + 187 ° C. Astronomen entdeckten ein ähnliches Phänomen nur im Weltraum auf dem Jupitermond Io.

Graben Tonga

Entlang der Peripherie des Pazifischen Ozeans gibt es neben dem Marianengraben noch 12 weitere Tiefseegräben, die laut Geologen die seismische Zone, den sogenannten pazifischen Feuerring, bilden. Der zweittiefste auf dem Planeten und der tiefste in den Gewässern der südlichen Hemisphäre ist der Tonga-Graben. Seine Länge beträgt 860 km und die maximale Tiefe 10.882 m.

Die Tonga-Senke befindet sich am Fuße des Tonga-Unterwasserkamms des samoanischen Archipels und des Karmalek-Grabens. Die Tonga-Senke ist vor allem wegen der maximalen Geschwindigkeit der Erdkruste auf dem Planeten einzigartig, die jährlich 25,4 cm beträgt. Genaue Daten über die Bewegung der Platten in der Tonga-Region wurden nach Beobachtungen der kleinen Insel Nyautoputanu erhalten.

Heute befindet sich die verlorene Anlegestelle der berühmten Apollo 13-Mondlandefähre in der Tonga-Senke in einer Tiefe von 6.000 Metern und wurde „abgeworfen“, als das Gerät 1970 zur Erde zurückkehrte solche Tiefen. Wenn man bedenkt, dass eine der Plutonium-Energiequellen, die radioaktives Plutonium-238 enthielt, mit in den Hohlraum fiel, kann der Abstieg in die Tiefen von Tonga sehr problematisch sein.

Philippinischer Graben

Die philippinische Ozeansenke ist die dritttiefste auf dem Planeten, ihre Marke beträgt 10.540 m. Sie erstreckt sich über 1320 km von der großen Insel Luzon bis zu den Molukken in der Nähe Ostküste die gleichnamigen philippinischen Inseln. Der Graben entstand während der Kollision der marinen philippinischen Basaltplatte und der überwiegend aus Granit bestehenden eurasischen Platte, die sich mit einer Geschwindigkeit von 16 cm/Jahr aufeinander zu bewegten.

Die Erdkruste wird hier tief durchgebogen, und Teile der Platten sind in 60-100 km Tiefe in der Mantelsubstanz des Planeten eingeschmolzen. Ein solches Eintauchen von Teilen der Platten in große Tiefen, gefolgt von ihrem Schmelzen im Mantel, bildet hier eine Subduktionszone. 1927 entdeckte das deutsche Forschungsschiff Emden die tiefste Senke im Philippinischen Graben, die jeweils „Emdener Tiefe“ genannt wurde, ihre Marke beträgt 10.400 m. m, die Senke wurde in „Tiefe von Galatea“ umbenannt.

Graben von Puerto Rico

Es gibt drei Tiefseegräben im Atlantischen Ozean, Puerto Rico, Yuzhnosandwich und Romansh, deren Tiefen merklich bescheidener sind als die pazifischen Gräben. Der tiefste unter den Atlantikgräben ist der Graben von Puerto Rico mit einer Markierung von 8.742 m. Er befindet sich an der äußersten Grenze des Atlantiks und Karibik, ist die Region seismisch sehr aktiv.

Jüngste Studien des Beckens haben gezeigt, dass seine Tiefe aktiv und ständig zunimmt. Dies geschieht mit dem Absinken seiner Südwand, die Teil der nordamerikanischen Platte ist. In den Tiefen der Senke von Puerto Rico auf rund 7.900 m wurde bei Recherchen ein großer Schlammvulkan gefunden, der für seinen starken Ausbruch im Jahr 2004 bekannt ist, damals stieg heißes Wasser und Schlamm hoch über die Meeresoberfläche.

Sunda-Graben

Im Indischen Ozean gibt es zwei Tiefseegräben, die Sunda, die oft Yavan genannt wird, und die East Indian. In Bezug auf die Tiefe ist der Sunda führend Tiefseegraben, erstreckt sich über 3.000 km entlang der Südspitze der gleichnamigen Sunda-Inseln und einer Markierung von 7729 m in der Nähe der Insel Bali. Das Sunda-Ozeanbecken beginnt mit einem flachen Trog in der Nähe von Myanmar, setzt sich fort und verengt sich merklich in der Nähe der indonesischen Insel Java.

Die Hänge des Sunda-Grabens sind asymmetrisch und sehr steil, der nördliche Inselhang ist merklich steiler und höher, er ist stark von Unterwasserschluchten zergliedert, es zeichnen sich ausgedehnte Stufen und hohe Felsvorsprünge ab. Der Trogboden im Java-Gebiet sieht aus wie eine Gruppe von Vertiefungen, die durch hohe Schwellen voneinander getrennt sind. Die tiefsten Teile bestehen aus vulkanischen und marinen terrigenen Sedimenten mit einer Dicke von bis zu 3 km. Der Sundagraben, der durch das „Durchsickern“ der australischen tektonischen Platte unter der tektonischen Struktur der Sunda entstanden ist, wurde 1906 von der Expedition des Forschungsschiffs Planet entdeckt.