Trippelkryss - Triple junction

For solcellekonfigurasjon, se Multi-junction solcelle .
For ikke å forveksle med Triple point .
For ikke å forveksle med Triple divide .

Et trippelkryss er punktet hvor grensene til tre tektoniske plater møtes. Ved trippelkrysset vil hver av de tre grensene være en av tre typer - en ås (R), grøft (T) eller transformasjonsfeil (F) - og trippelkryss kan beskrives i henhold til typene platemargin som møtes ved dem (f.eks. Transform-Transform-Trench, Ridge-Ridge-Ridge, eller forkortet FFT, RRR). Av de mange mulige typene for trippelkryss er bare noen få stabile gjennom tid ('stabil' i denne sammenhengen betyr at den geometriske konfigurasjonen til trippelkrysset ikke vil endres gjennom geologisk tid). Møtet mellom 4 eller flere plater er også teoretisk mulig, men veikryss vil bare eksistere øyeblikkelig.

De viktigste tektoniske plategrensene - ås (rød), grøft (grønn), transform (svart) - og tilsvarende trippelkryss (gule prikker)

Historie

Den første vitenskapelige artikkelen som beskriver konseptet for triple junction ble utgitt i 1969 av Dan McKenzie og W. Jason Morgan . Begrepet hadde tradisjonelt blitt brukt om skjæringspunktet mellom tre divergerende grenser eller spredning av rygger. Disse tre divergerende grensene møtes ideelt sett i nær 120 ° vinkler.

I platetektonikk -teorien under oppløsningen av et kontinent dannes tre divergerende grenser, som stråler ut fra et sentralt punkt (trippelkrysset). En av disse divergerende plategrensene svikter (se aulacogen ), og de to andre fortsetter å spre seg for å danne et hav. Den åpningen av den sørlige Atlanterhavet startet på den sørlige delen av Søramerikansk og afrikanske kontinent, og nådde en trippel veikryss i dagens Gulf of Guinea , hvor det fortsatte mot vest. Den NE-trenderende Benue Trough er den mislykkede armen i dette veikrysset.

I årene siden har begrepet triple-junction kommet til å referere til ethvert punkt der tre tektoniske plater møtes.

Tolkning

Egenskapene til trippelkryss er lettest å forstå fra det rent kinematiske synspunktet der platene er stive og beveger seg over jordens overflate. Ingen kunnskap om jordens indre eller de geologiske detaljene i skorpen er da nødvendig. En annen nyttig forenkling er at kinematikken til trippelkryss på en flat jord er i hovedsak den samme som på overflaten av en kule. På en kule beskrives plate bevegelser som relative rotasjoner rundt Euler poler (se plate rekonstruksjon ), og den relative bevegelsen på hvert punkt langs en plate grense kan beregnes ut fra denne rotasjonen. Men området rundt et trippelkryss er lite nok (i forhold til størrelsen på sfæren) og (vanligvis) langt nok fra rotasjonspolen, til at den relative bevegelsen over en grense kan antas å være konstant langs denne grensen. Dermed kan analyse av trippelkryss vanligvis gjøres på en flat overflate med bevegelser definert av vektorer.

Stabilitet

Trippelkryss kan beskrives og deres stabilitet vurderes uten bruk av de geologiske detaljene, men ganske enkelt ved å definere egenskapene til åsene , grøfter og transformasjonsfeil som er involvert, gjøre noen forenklede forutsetninger og anvende enkle hastighetsberegninger. Denne vurderingen kan generalisere til de fleste faktiske innstillinger for trippelkryss, forutsatt at forutsetningene og definisjonene generelt gjelder for den virkelige jorden.

Et stabilt kryss er et der kryssets geometri beholdes med tiden etter hvert som de involverte platene beveger seg. Dette legger begrensninger på relative hastigheter og plategrenseorientering. Et ustabilt trippelkryss vil endres med tiden, enten for å bli en annen form for trippelkryss (RRF -kryss utvikler seg lett til FFR -veikryss), vil endre geometri eller er rett og slett ikke gjennomførbart (som i tilfellet med FFF -veikryss).

Ved å anta at platene er stive og at jorden er sfærisk, kan Leonhard Eulers teorem om bevegelse på en kule brukes til å redusere stabilitetsvurderingen til å bestemme grenser og relative bevegelser for de samhandlende platene. Den stive antagelsen holder veldig godt når det gjelder havskorpe , og jordens radius ved ekvator og polene varierer bare med en faktor på omtrent en del av 300, så jorden tilnærmer seg veldig godt til en sfære.

McKenzie og Morgan analyserte først stabiliteten til trippelkryss ved å bruke disse forutsetningene med den ytterligere antagelsen om at Euler -polene som beskriver bevegelsene til platene var slik at de tilnærmet seg bevegelse på en rett linje på en flat overflate. Denne forenklingen gjelder når Euler -polene er fjernt fra det aktuelle krysset. Definisjonene de brukte for R, T og F er som følger:

  • R - strukturer som produserer litosfæren symmetrisk og vinkelrett på platens relative hastighet på hver side (dette gjelder ikke alltid, for eksempel i Adenbukta ).
  • T - strukturer som bare bruker litosfære fra den ene siden. Den relative hastighetsvektoren kan være skrå mot plategrensen.
  • F - aktive feil parallelt med glidvektoren.

Stabilitetskriterier

For at et trippelkryss mellom platene A, B og C skal eksistere, må følgende betingelse være oppfylt:

A v B + B v C + C v A = 0

hvor A v B er den relative bevegelsen til B med hensyn til A.

Denne tilstanden kan være representert i hastighet plass ved å konstruere en hastighet trekant ABC hvor lengdene AB, BC og CA er proporsjonale med hastighetene A v B , B v C og C v A hhv.

Ytterligere betingelser må også være oppfylt for at trippelkrysset skal eksistere stabilt - platene må bevege seg på en måte som etterlater deres individuelle geometrier uendret. Alternativt må trippelkrysset bevege seg på en slik måte at det forblir på alle tre av de involverte plategrensene.

Disse kriteriene kan representeres på de samme hastighetsromdiagrammer på følgende måte. Linjene ab, bc og ca forbinder punkter i hastighetsrommet som vil forlate geometrien til AB, BC og CA uendret. Disse linjene er de samme som de som forbinder punkter i hastighetsrommet der en observatør kunne bevege seg med den gitte hastigheten og fortsatt forbli på plategrensen. Når disse er tegnet inn på diagrammet som inneholder hastighetstrekanten, må disse linjene kunne møtes på et enkelt punkt for at trippelkrysset skal eksistere stabilt.

Disse linjene er nødvendigvis parallelle med plategrensene for å forbli på plategrensene, observatøren må enten bevege seg langs plategrensen eller forbli stasjonær på den.

  • For en ås må linjen som er konstruert være den vinkelrette bisektoren til den relative bevegelsesvektoren for å forbli i midten av ryggen en observatør må bevege seg med halve de relative hastighetene til platene på hver side, men kan også bevege seg i en vinkelrett retning langs tallerkengrensen.
  • For en transformasjonsfeil må linjen være parallell med den relative bevegelsesvektoren ettersom all bevegelse er parallell med grenseretningen, og derfor må linjen ab ligge langs AB for en transformasjonsfeil som skiller platene A og B.
  • For at en observatør skal forbli på en grøftegrense, må de gå langs streiken til grøften, men forbli på den overordnede platen. Derfor vil den konstruerte linjen ligge parallelt med plategrensen, men passere gjennom punktet i hastighetsrommet som er okkupert av den overordnede platen.

Punktet der disse linjene møtes, J, gir den totale bevegelsen til trippelkrysset med hensyn til jorden.

Ved å bruke disse kriteriene kan det enkelt vises hvorfor FFF trippelkrysset ikke er stabilt: det eneste tilfellet der tre linjer som ligger langs sidene av en trekant kan møtes på et punkt, er det trivielle tilfellet der trekanten har sidelengder null, tilsvarende til null relativ bevegelse mellom platene. Ettersom feil må være aktive for denne vurderingen, kan et FFF -veikryss aldri være stabilt.

Typer

McKenzie og Morgan bestemte at det var 16 typer trippelkryss teoretisk mulig, selv om flere av disse er spekulative og ikke nødvendigvis har blitt sett på jorden. Disse veikryssene ble klassifisert for det første av de typer plategrenser som møtes - for eksempel RRR, TTR, RRT, FFT etc. - og for det andre av de relative bevegelsesretningene til de involverte platene . Noen konfigurasjoner som RRR kan bare ha ett sett med relative bevegelser, mens TTT -kryss kan klassifiseres i TTT (a) og TTT (b). Disse forskjellene i bevegelsesretning påvirker stabilitetskriteriene.

McKenzie og Morgan hevdet at av disse 14 var stabile med FFF- og RRF -konfigurasjoner ustabile, men York viste senere at RRF -konfigurasjonen kunne være stabil under visse forhold.

Ridge-Ridge-Ridge veikryss

Et kart over Afar -trekanten, som viser Øst -Afrika og de tre åsene som går gjennom Rødehavet, Adenbukta og den østafrikanske Rift Valley.
Et kart over Afar -trekanten i Øst -Afrika, et eksempel på et RRR -kryss og det eneste trippelkrysset på jorden som kan sees over havet.

Et RRR -kryss er alltid stabilt ved bruk av disse definisjonene og derfor veldig vanlig på jorden, men i geologisk forstand blir spredningen av åsen vanligvis avbrutt i en retning og forlater en mislykket riftsone . Det er mange eksempler på disse til stede både nå og i den geologiske fortiden, for eksempel den søratlantiske åpningen med rygger som sprer seg nord og sør for å danne Mid-Atlantic Ridge , og et tilhørende aulacogen i Niger Delta- regionen i Afrika. RRR -veikryss er også vanlige da rifting langs tre brudd ved 120 ° er den beste måten å avlaste spenninger fra løfting på overflaten av en kule; på jorden antas påkjenninger som ligner disse å være forårsaket av mantel -hotspots som antas å starte rifting på kontinenter.

Stabiliteten til RRR -kryss er demonstrert nedenfor - ettersom de vinkelrette bisektorene på sidene i en trekant alltid møtes på et enkelt punkt, kan linjene ab, bc og ca alltid fås til å møtes uavhengig av relative hastigheter.

Ridge-Trench-Fault veikryss

RTF -veikryss er mindre vanlige, et ustabilt veikryss av denne typen (en RTF (a)) antas å ha eksistert på omtrent 12 Ma ved munningen av Gulf of California hvor East Pacific Rise for tiden møter San Andreas Fault -sonen. Guadeloupe og Fallaron mikroplater ble tidligere subduktert under den nordamerikanske platen, og den nordlige enden av denne grensen møtte San Andreas -forkastningen . Materiale for denne subduksjonen ble levert av en møne tilsvarende den moderne East Pacific Rise litt forskjøvet vest for grøften. Da selve åsen ble subduktert, eksisterte et RTF trippelkryss for et øyeblikk, men subduksjon av åsen fikk den subdukterte litosfæren til å svekkes og 'rive' fra punktet i trippelkrysset. Tapet av platetrekk forårsaket av løsrivelse av denne litosfæren avsluttet RTF -krysset og ga dagens ryggfeilsystem. En RTF (a) er stabil hvis ab går gjennom punktet i hastighetsrommet C, eller hvis ac og bc er kolinære.

Trench-Trench-Trench veikryss

Et TTT (a) -kryss kan bli funnet i sentrale Japan hvor den eurasiske platen overstyrer de filippinske og stillehavsplatene , med den filippinske platen som også overstyrer Stillehavet. Her Japan Trench effektivt grener for å danne Ryukyu og Bonia buer . Stabilitetskriteriene for denne type kryss er enten ab og ac danner en rett linje eller at linjen bc er parallell med CA.

Eksempler

Den Nootka Feil på trippel krysset av nordamerikanske Plate , det Explorer Plate , og Juan de Fuca

Se også

  • Spredning av  havbunn-Spredning av havbunnen ved åser i midten av havet, der ny oceanisk skorpe dannes gjennom vulkansk aktivitet og deretter gradvis beveger seg bort fra åsen

Referanser

  • Oreskes, Naomi, red., 2003, Plate Tectonics: an Insider's History of the Modern Theory of the Earth , Westview Press, ISBN  0-8133-4132-9