Kontinental kollision - Continental collision

Tecknad film om en tektonisk kollision mellan två kontinenter

Inom geologin är kontinental kollision ett fenomen av platttektonik som uppträder vid konvergerande gränser . Kontinental kollision är en variant av den grundläggande processen för subduktion , varigenom subduktionszonen förstörs, berg produceras och två kontinenter sys ihop. Kontinental kollision är bara känd på jorden.

Kontinental kollision är inte en omedelbar händelse, men det kan ta flera tiotals miljoner år innan störningarna och fällningarna som orsakas av kollisioner upphör. Kollisionen mellan Indien och Asien har pågått i cirka 50 miljoner år redan och visar inga tecken på att avta. Kollision mellan östra och västra Gondwana för att bilda det östafrikanska Orogen tog cirka 100 miljoner år från början (610 Ma) till slut (510 Ma). Kollisionen mellan Gondwana och Laurasia för att bilda Pangea inträffade i ett relativt kort intervall, cirka 50 miljoner år långt.

Subduktionszon: kollisionsplatsen

Processen börjar som två kontinenter (olika bitar av kontinentalskorpan ), åtskilda över ett havsområde (och havskorpan ), närmar sig varandra, medan havskorpan långsamt konsumeras vid en subduktionszon . Subduktion zonen löper längs kanten av ett av de kontinenter och dips enligt den lyfta vulkaniska bergskedjor på ett visst avstånd bakom det, såsom Anderna i Sydamerika idag. Subduktion involverar hela litosfären , vars densitet i stor utsträckning styrs av skorpans natur. Oceanisk skorpa är tunn (~ 6 km tjock) och tät (ca 3,3 g/cm³), bestående av basalt , gabbro och peridotit . Följaktligen subduceras de flesta oceaniska skorpen lätt vid en oceanisk dike . Kontrastskorpan är däremot tjock (~ 45 km tjock) och flytande, mestadels bestående av granitiska bergarter (medeltäthet ca 2,5 g/cm³). Kontinental skorpa subduceras med svårighet, men subduceras till 90-150 km eller mer djup, vilket framgår av metamorfa sviter med ultrahögt tryck (UHP) . Normal subduktion fortsätter så länge havet finns, men subduktionssystemet störs när kontinenten som bärs av den nedåtgående plattan kommer in i diket. Eftersom den innehåller tjock kontinental skorpa är denna litosfär mindre tät än den underliggande astenosfäriska manteln och normal subduktion störs. Den vulkaniska bågen på den övre plattan slocknar långsamt. Skorpet spänner sig upp och under, motstår subduktion och höjer berg där en skyttegrav brukade vara. Grävningens position blir en zon som markerar suturen mellan de två kontinentala terraner . Suturzoner präglas ofta av fragment av den redan existerande oceaniska skorpan och mantelberg, känd som ophioliter .

Djup subduktion av kontinental skorpa

Den kontinentala skorpa på den nedåtgående plattan är djupt subducted som en del av den nedåtgående plattan under kollision, som definieras som flyt skorpa in i en subduktion zon. En okänd andel subducted kontinentala crust återgår till ytan som ultra- högt tryck (UHP) metamorfa terranes, som innehåller metamorphic coesite och / eller diamant plus eller minus ovanlig kisel -rika granater och / eller kalium -bärande pyroxener . Förekomsten av dessa mineraler visar subduktion av kontinental skorpa till minst 90–140 km djup. Exempel på UHP-terraner är kända från Dabie-Sulu-bältet i östra centrala Kina , västra Alperna , Himalaya i Indien , Kokchetav-massivet i Kazakstan , Europas bohemiska massiv , Nord-Qaidam i nordvästra Kina , Western Gneiss-regionen i Norge och Mali . De flesta UHP -terraner består av imbrikerade ark eller nappar . Det faktum att de flesta UHP -terraner består av tunna ark tyder på att mycket tjockare, volymetriskt dominerande delar av kontinental skorpa är djupare subdukterade.

Orogeny och kollaps

Fjällbildning genom en omvänd fel rörelse

En orogeni pågår när berg börjar växa i kollisionszonen. Det finns andra former av bergsbildning och orogeni men visserligen är kontinental kollision en av de viktigaste. Regn och snöfall ökar på bergen när dessa stiger, kanske med en hastighet av några millimeter per år (med en tillväxttakt på 1 mm/år kan ett 5000 m högt berg bildas på 5 miljoner år, en tidsperiod som är mindre än 10% av en typisk kollisionszon). Flodsystem utgör, och glaciärer kan växa på de högsta topparna. Erosionen accelererar när bergen stiger, och stora mängder sediment kastas ut i floderna, som leder sediment bort från bergen för att deponeras i sedimentära bassänger i det omgivande låglandet. Jordskorpans bergarter är dragkraft felaktiga över sediment och fjällkedjan breddar som den stiger i höjden. En skorporot utvecklas också, som krävs av isostasi ; berg kan vara höga om de täcks av tjockare skorpa. Skorpans förtjockning kan inträffa till följd av att skorpan förkortas eller när den ena skorpan störtar den andra. Förtjockning åtföljs av uppvärmning, så skorpan blir svagare när den tjocknar. Den nedre skorpan börjar rinna och kollapsa under den växande bergsmassan och bilda klyftor nära bergskedjan. Den undre skorpa kan delvis smälta och bildar anatectic granit som sedan stiga in i de överliggande enheter, bildande granit intrång . Skorpans förtjockning ger en av två negativa återkopplingar på bergens tillväxt i kollisionszoner, den andra är erosion. Den populära uppfattningen att erosion är ansvarig för att förstöra berg är bara hälften korrekt - visköst flöde av svag nedre mantel minskar också lättnad med tiden, särskilt när kollisionen är klar och de två kontinenterna är helt suturerade. Konvergensen mellan kontinenterna fortsätter eftersom skorpan fortfarande dras ner av oceanisk litosfär som sjunker i subduktionszonen till vardera sidan av kollisionen såväl som under den invändande kontinenten.

Hastigheten på bergsbyggnad i samband med kollisionen mäts genom radiometrisk datering av magartiga stenar eller enheter som har metamorfosats under kollisionen och genom att undersöka sedimentet från sediment från de stigande bergen till de omgivande bassängerna. Tempot för gammal konvergens kan bestämmas med paleomagnetiska mätningar, medan den nuvarande konvergenshastigheten kan mätas med GPS .

Effekter på långt håll

Effekterna av kollisionen känns långt bortom den närmaste platsen för kollision och bergsbyggnad. I takt med att konvergensen mellan de två kontinenterna fortsätter kommer området med skorpans förtjockning och höjd att bli bredare. Om det finns ett oceaniskt fritt ansikte kan de intilliggande skorpblocken röra sig mot det. Som ett exempel på detta tvingade kollisionen mellan Indien och Asien stora delar av skorpan att flytta söderut för att bilda moderna Sydostasien . Ett annat exempel är Arabiens kollision med Asien , som pressar den anatoliska plattan (dagens Turkiet ). Som ett resultat rör sig Turkiet västerut och söderut i Medelhavet och bort från kollisionszonen. Dessa långfältseffekter kan resultera i bildandet av klyftor och sprickdalar som den som upptas av Bajkalsjön , den djupaste sjön på jorden.

Fossila kollisionszoner

Kontinentala kollisioner är en kritisk del av superkontinentcykeln och har hänt många gånger tidigare. Forntida kollisionszoner eroderas djupt men kan fortfarande kännas igen eftersom dessa markerar platser med intensiv deformation, metamorfism och plutonisk aktivitet som separerar delar av kontinental skorpa som har olika geologiska historier före kollisionen. Gamla kollisionszoner kallas vanligtvis "suturzoner" av geologer, eftersom det är här två tidigare kontinenter förenas eller sys ihop.

Referenser

  • Ernst, WG (2006). "Bevarande/exhumation av subduktionskomplex med ultrahögt tryck". Lithos . 92 (3–4): 321–335. Bibcode : 2006Litho..92..321E . doi : 10.1016/j.lithos.2006.03.049 .
  • Ernst, WG; Maruyama, S. Wallis; Wallis, S. (1997). "Uppdriftsdriven, snabb uppvärmning av ultrahögtrycksmetamorfoserad kontinental skorpa" . Förfaranden från National Academy of Sciences . 94 (18): 9532–9537. Bibcode : 1997PNAS ... 94.9532E . doi : 10.1073/pnas.94.18.9532 . PMC  23212 . PMID  11038569 .
  • O'Brien, PJ (2001). "Subduktion följt av kollision; alpina och Himalaya -exempel". Jordens fysik och planetinredning . 127 (1–4): 277–291. Bibcode : 2001PEPI..127..277O . doi : 10.1016/S0031-9201 (01) 00232-1 .
  • Toussaint, G .; Burov, E .; Avouac, J.-P. (2004). "Tektonisk utveckling av en kontinental kollisionszon: En termomekanisk numerisk modell" (PDF) . Tektonik . 23 (6): TC6003. Bibcode : 2004Tecto..23.6003T . doi : 10.1029/2003TC001604 .
  • Song, SG (2014). "Kontinental orogenes från havssubduktion, kontinentkollision/subduktion, till orogenkollaps och återvinning av orogen: Exemplet på North Qaidam UHPM -bältet, NW Kina". Earth-Science recensioner . 129 (3–4): 59–84. Bibcode : 2014ESRv..129 ... 59S . doi : 10.1016/j.earscirev.2013.11.010 .

externa länkar