Вулкански лак

Образување на вулкански лак долж подвлекувачка плоча.

Вулкански лак (наречен и магматски лак^[1]:6.2) — појас од вулкани образуван над подвлекувачка океанска тектонска плоча,^[2] при што појасот е распореден во лачен облик гледан од високо. Вулканските лакови обично се наоѓаат напоредно на океански ров, каде лакот се наоѓа подалеку од подвлекувачката плоча отколку ровот. Океанската плоча е заситена со вода, претежно во облик на водоносни материјали како лискуни, амфиболи и серпентини. При подвлекувањето на океанската плоча, таа претрплува зголемен притисок и температура како што се спушта подлабоко. Топлината и притисокот предизвикуваат разградување на водоносните минерали во плочата, ослободувајќи ја водата во натпоставениот плашт. Испарливите материи како водата драстично ја снижуваат точката на топење на плаштот, предизвикувајќи негово делумно топење и создавање на магма на длабочина под натпоставената плоча. Магмата се искачува и образува лак од вулкани напоредно на подрачјето на подвлекување.

Вулканските лакови се разликуваат од вулканските ланци образувани врз врели точки во средината на тектонска плоча. Вулканите често се образуваат последователно еден по друг како што плочата се движи врз врелата точка, и така напредуваат во возраст од еден крај на ланецот кон другиот. Хавајските Острови сочинуваат типичен ланец на врели точки; постарите острови се северозападно од самиот остров Хаваи, кој е стар само 400.000 години, на југоисточниот крај на ланецот врз врелата точка. Вулканските лакови обично не покажуваат такви прости старосни обрасци.

Постојат два вида на вулкански лакови:

• внатреокеански лакови (примитивни лакови) — се образуваат кога океанската кора се подвлекува под друга океанска кора на соседна тектонска плоча, создавајќи вулкански островски лак.
• континентални лакови — се образуваат кога океанската кора се подвлекува под континенталната кора на соседна тектонска плоча, создавајќи лаковиден планински појас.

Во некои ситуации една зона на подвлекување може по должината да ги има двете одлики, бидејќи еден дел од плочата се подвлекува под континент, а друг под соседната океанска кора. Алеутските Острови и соседниот Алјаски Полуостров се пример за таква зона на подвлекување.

Активната предница на еден вулкански лак е појасот каде вулканизмот се развива во дадено време. Активните предници со тек на време може да се преместат (милиони години), менувајќи го нивното растојание од океански ров како и нивната ширина.

Тектонска поставеност

Поврзано: Островски лак

Вулканскиот лак е дел од лаково-рововски комплекс, кој пак е дел од зона на подвлекување видливо на Земјината површина. Подрачјето на подвлекување е местото каде една тектонска плоча составена од релативно тенка и густа океанска литосфера се спушта во Земјиниот плашт под помалку густа натпоставена плоча. Натпоставената плоча може да биде или океанска или континентална. Подвлекувачката плоча тоне во плаштот под агол, така што постои плаштов клин помеѓу плочата и натпоставената плоча.^[1]:5

Границата помеѓу подвлекувачката плоча и натпоставена плоча одговара на длабок и тесен океански ров. Овој ров е создаден со гравитациската сила на релативно густата подвлекувачка плоча која го влече надолу челниот раб на плочата.^[3]:44–45 Во подвлекувачката плоча се случуваат повеќе земјотреси, при што сеизмичките хопоцентри сместени на поголеми длабочини под островскиот лак: овие земјотреси дефинираат Вадати-Бениофови подрачја.^[3]:33 Вулканскиот лак се образува на натпоставената плоча врз точката каде подвлекувачката плоча достигнува длабочина од околу 120 км^[4] и претставува подрачје на вулканска активност со ширина од 50 до 200 км.^[5]

Обликот на вулканскиот лак е испапчен кон подвлекувачката плоча. Ова е последица од сферанта геометрија на Земјата. Подвлекувачката плоча се однесува како тенка совлитлива топчеста обвивка, и таквата обвивка ќе биде свиткана надолу под агол θ без цепење или набирање само на кружница чиј полупречник е θ/2. Ова значи дека лаковите каде подвлекувачката плоча се спушта под поостар агол ќе бидат повеќе свиткани. Важни лакови чии плочи се подвлекуваат под агол од околу 45°, како Курилските Острови, Алеутските Острови и Сундскиот Лак, имаат полупречник од 20° до 22°.^[6]

Вулканските лакови се делат на оние каде натпоставената плоча е континентална (андски тип) и оние каде натпоставената плоча е океанска (внатреокеански или примитивни лакови). Кората под лакот е до двапати подебела од просечната континентална или океанска кора: кората под лаковите од андски тип е дебела до 80 км, а онаа под внатреокеанските лакови е дебела 20 до 35 км. Кон задебелувањето на кората придонесуваат нејзиното скусување и магматско потплочување.^[1]:6

Лаковите се одликуваат со експлозивни избуви на варовно-алкална магма, иако младите лакови понекогаш исфрлаат толеитска магма^[7], а неколку исфрлаат алкална магма.^[8] Варовно-алкалната магма се разликува од толеитската, типична за средноокеанските гребени, по тоа што содржи повеќе алуминиум, помалку железо^{[9]:143–146}, како и поголемото количство на големојонски литофилни елементи како калиум, рубидиум, цезиум, стронциум или бариум, во однос на елементи на посилно поле како циркониум, ниобиум, хафниум, реткоземните елементи, ториум, ураниум или тантал.^[10] Андезитот е особено својствен за вулканските лакови, иако понекогаш се среќава и во области на издолжена кора.^[11]

Во теренската геохронологија вулканските лакови се препознаваат по нивните дебели слоеви од вулкански карпи (создадени со експлозивен вулканизам) налегнати меѓу грауваки и агрилити и по нивниот варовно-алкален состав. Кај постарите карпи кои претрпеле метаморфизам и измена во нивниот состав (метасоматизам), варовно-алкалните карпи се препознаваат по тоа што содржат расеани елементи кои не се значително засегнати од промените, како што е хромот или титанот, чие присуство е мало карпите на вулканските лакови.^[7] Бидејќи вулканските карпи лесно се трошат и еродираат, постарите вулкански лакови се сметаат за плутонски карпи, карпите настанати под лакот (на пр. батолитот на Сиера Невада),^[12] или во седиментните слоеви на литски песочници.^[13] Спарените метаморфни појаси, каде појас на високотемпературен нископритисочен метаморфизам е сместен напоредно на појасот на нискотемпературен високопритисочен метаморфизам, ги запазуваат старите лаково-рововски комплекси; таму појасот од висока температура и низок притисок одговара на вулканскиот лак.^[7]

Петрологија

Во зона на подвлекување, загубата на вода од подвлечената плоча поттикнува делумно топење на натпоставениот плашт и создава малогустинска варовно-алкална магма која пловно се издига, се насобира и се исфрла преку литосфера на натпоставената плоча. Највеќето вода која плочата ја носи надолу е содржана во водоносни минерали како лискун, амфибол или серпентинит. Водата се губи од подвлечената плоча со разградување на овие минерали и ослободување на водената содржина кога ќе се достигне доволна тепмература и притисок. Водата се издига во клинот на плаштот натпоставен над плочата и ја снижува точката на топење на плаштената карпа до степен на создавање магма.^[1]:5.3

Иако не постои општоприфатен модел на општиот меганизам, стручњаците продолжуваат да го истражуваат настанокот на сосредоточен вулканизам долж тесен лак на извесно растојание од ровот.^[1]:4.2[14] Растојанието од ровот до вулканскиот лак е поголемо кај плочи кои се подвлекуваат под поостар агол, и ова укажува на тоа дека магмата се создава кога плочата ќе достигне критична длабочина за разградување на обилен водоносен минерал. Ова ќе создаде искачувачка „водоносна завеса“ која е причинител за сосредоточениот вулканизам долж вулканскиот лак. Меѓутоа, некои модели велат дека водата постојано се испушта од плочата на мали длабочини од 70 до 300 км, и дека доста голем дел од водата ослободена на мали длабочини предизвикува серпентинизација на натпоставениот плашт.^[1]:4.2.42 Според еден модел, само 18 до 37 отсто од водената содржина се ослободува на доволна длабочина за да создаде лачен магматизам. Со тоа вулканскиот лак се толкува како длабочината на која степенот ма топење станува доволно голем за да дозволи издвојување на магмата од нејзината матична карпа.^[5]

Познато е дека подвлекувачката плоча може да биде сместена од 60 до 173 км од вулканскиот лак, наместо на една својствена длабочина од 120 км, што бара посложени модели на лачен магматизам. На пример, водата ослободена од плочата на умерени длабочини може да дреагира со амфиболните минерали во долниот дел на плаштениот клин и да создаде хлорит богат со вода. Ваквата збогатена плаштена карпа потоа се влече надолу под дејство на подвлекувачката плоча, за потоа да се разгради и да стане извор на лачен магматизам.^[4] Местоположбата на лакот зависи од аголот и стапката на подвлекување, кој одредува каде ќе се разпаднат водоносните минерали и дали ослободената вода ќе ја спушти точката на топење на натпоставениот плаштен клин доволно за да дојде до топење.^[15]

Местоположбата на вулканскиот лак може да се открие од присуството на ладен ќош агол на врвот од плаштениот клин, каде плаштената карпа се разладува од натпоставената плоча и плочата. Не само што поладниот плиток ќош го сузбива топењето, туку неговата голема крутост му попречува на искачувањето на создадената магма. Лачниот вулканизам се одвива онаму каде плочата се спушта од под плиткиот ладен ќош, дозволувајќи создавање на магма и нејзино издигање низ потопла и помалку крута плаштена карпа.^[14]

Магмата може да се создава на пошироко подрачје но таа се сосредоточува во тесен вулкански лак од препрека на пропусност при основана на натпоставената плоча. Бројчените симулации укажуваатна тоа дека кристализацијата на издигачката магма ја создава оваа препрека, поради што преостанатата магма се насобира во тесен појас на врвот од препреката. Овој тесен појас одговара на натпоставениот вулкански лак.^[16]

Примери

Каскадниот Вулкански Лак — континентален вулкански лак

Алеутскиот Лак, со окаенски и континентален дел.

Два класични примера за океански островски лакови се Маријанските Острови во западниот Тихи Океан и Малите Антили во западниот Атлантски Океан. Каскадниот Вулкански Лак Северна Америка и Андите долж западниот раб на Јужна Америка се примери за континентални вулкански лакови. Најдобри примери за вулкански лакови со обете одлики се наоѓаат во северниот дел на Тихиот Океан — Алеутскиот Лак (сочинет од Алеутските Острови и нивното продолжение во Алеутските Планини на Алјаскиот Полуостров) и Курилско-камчатскиот Лак (сочинет од Курилските Острови и југот на полуостровот Камчатка.

Континентални лакови

• Каскаден Вулкански Лак
• Алјаски Полуостров и Алеутски Планини
• Камчатка
• Анди
  • Северно Вулканско Подрачје
  • Централно Вулканско Подрачје
  • Јужно Вулканско Подрачје
  • Австралско Вулканско Подрачје
• Средноамерикански Вулкански Лак

Островски лакови

Тихи Океан

• Алеутски Острови
• Курилски Острови
• Северозападен Јапонски Лак
• Јапонски Архипелаг вклучувајќи ги Рјкукју
• Изу-бонинско-маријански Лак:
  • Изу
  • Бонински Острови
  • Маријански Острови
• Лузонски Вулкански Лак
• Филипини
• Тонга и Кермадек
• Соломонски Острови

Индиски Океан

• Андамански и Никобарски Острови
• Ментавајски Острови
• Сундски Лак
  • Мали Сундски Острови
• Танимбар и Кајски Острови
• Маскаренски Острови

Средоземје

• Липарски Острови
• Егејски или Елински Лак
  • Јужноегејски Вулкански Лак

Атлантски Океан

• Мали Антили, вклучувајќи ги Заветрените Антили
• Скотиски Лак
  • Јужни Сендвички Острови

Поврзано

• Островски лак
• Вулкански појас
• Вулканско поле
• Вулкански остров

Наводи

1. Stern, Robert J. (декември 2002). „Subduction zones“. Reviews of Geophysics. 40 (4): 3–1–3–38. Bibcode:2002RvGeo..40.1012S. doi:10.1029/2001RG000108. S2CID 15347100.
2. „Volcanic arc definition from the Dictionary of Geology“. Посетено на 1 ноември 2014.
3. Lowrie, William; Fichtner, Andreas (2020). Fundamentals of geophysics (3. изд.). Cambridge, United Kingdom: Cambridge University Press. ISBN 978-1-108-71697-0.
4. Grove, T; Chatterjee, N; Parman, S; Medard, E (15 септември 2006). „The influence of H₂O on mantle wedge melting“. Earth and Planetary Science Letters. 249 (1–2): 74–89. Bibcode:2006E&PSL.249...74G. doi:10.1016/j.epsl.2006.06.043.
5. Schmidt, Max W.; Poli, Stefano (ноември 1998). „Experimentally based water budgets for dehydrating плочи and consequences for arc magma generation“. Earth and Planetary Science Letters. 163 (1–4): 361–379. Bibcode:1998E&PSL.163..361S. doi:10.1016/S0012-821X(98)00142-3.
6. Frank, F. C. (октомври 1968). „Curvature of Island Arcs“. Nature. 220 (5165): 363. Bibcode:1968Natur.220..363F. doi:10.1038/220363a0. S2CID 4190851.
7. Garcia, M (ноември 1978). „Criteria for the identification of ancient volcanic arcs“. Earth-Science Reviews. 14 (2): 147–165. Bibcode:1978ESRv...14..147G. doi:10.1016/0012-8252(78)90002-8.
8. Box, Stephen E.; Flower, Martin F. J. (10 април 1989). „Introduction to Special Section on Alkaline Arc Magmatism“. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 94 (B4): 4467–4468. Bibcode:1989JGR....94.4467B. doi:10.1029/JB094iB04p04467.
9. Philpotts, Anthony R.; Ague, Jay J. (2009). Principles of igneous and metamorphic petrology (2. изд.). Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 9780521880060.
10. Pearce, J. A.; Peate, D. W. (1995). „Tectonic implications of the composition of volcanic arc magmas“. Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 23: 251–286. Bibcode:1995AREPS..23..251P. doi:10.1146/annurev.ea.23.050195.001343. Посетено на 2 август 2022.
11. Sheth, Hetu C.; Torres-Alvarado, Ignacio S.; Verma, Surendra P. (август 2002). „What Is the "Calc-alkaline Rock Series"?“. International Geology Review. 44 (8): 686–701. Bibcode:2002IGRv...44..686S. doi:10.2747/0020-6814.44.8.686. S2CID 129795855.
12. DeGraaff Surpless, Kathleen; Clemens-Knott, Diane; Barth, Andrew P.; Gevedon, Michelle (1 октомври 2019). „A survey of Sierra Nevada magmatism using Great Valley detrital zircon trace-element geochemistry: View from the forearc“. Lithosphere. 11 (5): 603–619. Bibcode:2019Lsphe..11..603D. doi:10.1130/L1059.1. hdl:1805/23804. S2CID 195809083.
13. Colquhoun, G.P; Fergusson, C.L; Tye, S.C (мај 1999). „Provenance of early Palaeozoic sandstones, southeastern Australia, Part 2: cratonic to arc switching“. Sedimentary Geology. 125 (3–4): 153–163. Bibcode:1999SedG..125..153C. doi:10.1016/S0037-0738(99)00003-2.
14. Perrin, Alexander; Goes, Saskia; Prytulak, Julie; Rondenay, Stéphane; Davies, D. Rhodri (ноември 2018). „Mantle wedge temperatures and their potential relation to volcanic arc location“. Earth and Planetary Science Letters. 501: 67–77. Bibcode:2018E&PSL.501...67P. doi:10.1016/j.epsl.2018.08.011. hdl:1885/202822. S2CID 134125257.
15. Grove, T. L.; Till, C. B.; Lev, E.; Chatterjee, N.; Médard, E. (4 јуни 2009). „Kinematic variables and water transport control the formation and location of arc volcanoes“. Nature. 459 (7247): 694–697. Bibcode:2009Natur.459..694G. doi:10.1038/nature08044. PMID 19494913. S2CID 4379126.
16. Ha, Goeun; Montési, Laurent G. J.; Zhu, Wenlu (декември 2020). „Melt Focusing Along Permeability Barriers at Subduction Zones and the Location of Volcanic Arcs“. Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 21 (12). Bibcode:2020GGG....2109253H. doi:10.1029/2020GC009253. S2CID 228906388.

Надворешни врски

• Вулкански лак на Ризницата ^?