Den nuvarande fasta jorden är faktiskt aktiv, med nya plattor som genereras i mitten av oceanens åsar och några gamla plattor som sjunker tillbaka in i det inre genom subduktionszoner. Subduktion är således en nyckelprocess i jordens tektonik och geodynamik. Bildningsmekanismen för en ny subduktionszon, d.v.s. subduktionsinitiering (SI), diskuteras flitigt.
Denna process var i fokus för en studie ledd av prof. Zhong-Hai Li (University of Chinese Academy of Sciences). "Jämfört med den långsiktiga mogna subduktionen är dess initiering mer som en "momentan" process med begränsade geologiska register. Dessutom upplever dessa poster erosion och modifiering genom den senare subduktionen. Följaktligen är de kvarvarande geologiska uppgifterna sällsynta, vilket spelar som ett stort hinder för en bättre förståelse av subduktionsinitieringsprocessen, säger Li.
Geologer försökte dechiffrera SI-processen genom att analysera de karakteristiska bergrekorden. Den mest studerade karakteristiska magmatiska posten är sekvensen av förarc-bergarter (förearc basalt-boninite-arc tholeiites) i Izu-Bonin-Mariana (IBM) subduktionszon. Dessutom har ofioliterna av SSZ-typ (Supra-Subduction-Zone), t.ex. i Troodos (Cypern) och Semail (Oman), jämförbara petrologiska och geokemiska egenskaper med IBMs förarksekvens.
Således föreslås det vidare att SSZ-ofioliten skulle kunna genereras under subduktionsinitiering. En annan typ av geologiska rekord för SI är den metamorfa sulan, som normalt är åtföljd av SSZ-ofioliten. Alla dessa magmatiska och metamorfa registreringar pekar på ett tillstånd med hög temperatur och lågt tryck för SI.
Sedan är frågan om förekomsten av all subduktionsinitiering i naturen kräver ett sådant kritiskt tillstånd med ganska hög temperatur på grunda djup, säger Li.
I dagens hav finns det flera subduktionszoner i tidigt skede med differentiella geologiska uppgifter, till exempel Puysegur-subduktionszonen söder om Nya Zeeland. Denna SI-process saknar de typiska magmatiska och metamorfa posterna. Istället inkluderar de geologiska uppgifterna reaktionerna från strukturell deformation och sedimentär evolution.
På liknande sätt finns det en serie unga oceaniska subduktionszoner i västra Stilla havet, t.ex. Negro-subduktionszonen i Suluhavet och de norra Sulawesi- och Cotabato-subduktionszonerna i Celebeshavet. De termiska förhållandena i dessa begynnande subduktionskanaler bör vara kallare, åtminstone lägre än den temperatur som krävs för alstring av ofiolit och metamorf tunga.
"Det indikerar alltså att det extremt höga temperaturtillståndet på grunda djup, för generering av naturligt observerad ofiolit och metamorf sula, endast representerar högtemperaturslutelementet för subduktionsinitiering, men inte kan användas som diagnostik för alla SI ", säger Li, och han föreslår vidare två kontrasterande regimer för subduktionsinitiering, dvs. de varma kontra kalla slutelementen.
Den heta SI-regimen är mer "traditionell", med de geologiska registreringarna av magmatiska och metamorfa bergarter som har betraktats som de typiska svaren för SI och till och med som diagnostiken för att dechiffrera paleo-SI-fall i orogenerna. Däremot saknar den kalla SI-regimen sådana magmatiska och metamorfa register, och drar därför till sig mindre uppmärksamhet i observationsstudier, men förekommer för många subduktionszoner.
"Därför är SSZ-ofioliten och den metamorfa sulan endast de typiska registreringarna av varm SI men genereras inte nödvändigtvis i den kalla SI-regimen. Vi kan alltså inte använda sådana specifika stenrekord för att bedöma förekomsten av SI eller inte; istället, flera geologiska svar bör kombineras för att få en fullständig bild av denna förbryllande fråga, säger Li.
Studien är publicerad i tidskriften National Science Review .
Mer information: Zhong-Hai Li, Hot kontra kall subduktionsinitiering, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae012
Tillhandahålls av Science China Press
