Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tectonics thạch quyển so với Tectonics plume — Thảo luận về lực điều khiển chuyển động của các tấm kiến tạo
Tóm tắt
Tectonics thạch quyển mô tả những chuyển động ngang của các tấm thạch quyển, lớp vỏ ngoài của Trái Đất, và sự tương tác giữa chúng trên bề mặt Trái Đất. Kể từ khi lý thuyết về tectonics thạch quyển được thiết lập cách đây khoảng nửa thế kỷ, vẫn còn nhiều cuộc tranh luận đáng kể về các lực điều khiển chuyển động của các tấm. Quan điểm “Từ dưới lên” ban đầu, tức là cơ chế điều khiển từ mantles, cho rằng các chóp mantle xuất phát từ ranh giới lõi-mantle tác động ở dưới cùng của các tấm, tăng tốc sự phân rã của các lục địa và thúc đẩy chuyển động của các tấm. Tuy nhiên, cho đến hiện tại, ý tưởng “Từ trên xuống” được chấp nhận rộng rãi hơn, theo đó tính nổi âm của các tấm đại dương là lực điều khiển chính cho chuyển động của các tấm, và các khối bị chìm kiểm soát kiến tạo bề mặt và đối lưu mantle. Trong bối cảnh này, tectonics thạch quyển cũng được biết đến như là tectonics bị chìm. Tectonics “Từ trên xuống” đã nhận được sự ủng hộ rộng rãi từ nhiều quan sát địa chất và địa vật lý. Mặt khác, các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng sự tăng tốc/giảm tốc của từng tấm trong khoảng thời gian triệu năm có thể phản ánh tác động của các chóp mantle. Cũng có giả thuyết rằng sự nâng cao và lún bề mặt trong các khu vực craton ổn định có tương quan với hoạt động magma liên quan đến chóp trong khoảng thời gian hàng trăm triệu năm. Trên quy mô toàn cầu, sự lắp ráp và phân rã siêu lục địa theo chu kỳ dường như liên quan đến hoạt động siêu chóp trong suốt hai tỷ năm qua. Những tương quan này qua nhiều quy mô không gian và thời gian chỉ ra mối quan hệ gần gũi và sự tương tác mạnh mẽ giữa tectonics thạch quyển và tectonics chóp trong suốt lịch sử của Trái Đất cũng như ảnh hưởng đáng kể của các chóp đối với chuyển động của các tấm. Thực sự, chúng ta có thể đạt được sự hiểu biết toàn diện về các lực điều khiển chuyển động của các tấm và cơ chế hoạt động của hệ thống động lực của Trái Đất chỉ thông qua các phân tích chung và các nghiên cứu tích hợp về tectonics thạch quyển và tectonics chóp.
Từ khóa
#tectonics thạch quyển #tectonics plume #chuyển động của các tấm #chóp mantle #hoạt động magmaTài liệu tham khảo
Anderson D L. 2001. Top-down tectonics. Science, 293: 2016–2018
Armitage J J, Collier J S, Minshull T A, Henstock T J. 2011. Thin oceanic crust and flood basalts: India-Seychelles breakup. Geochem Geophys Geosyst, 12: Q0AB07
Artemieva I M. 2009. The continental lithosphere: Reconciling thermal, seismic, and petrologic data. Lithos, 109: 23–46
Billen M I. 2008. Modeling the dynamics of subducting slabs. Annu Rev Earth Planet Sci, 36: 325–356
Braun J. 2010. the many surface expressions of mantle dynamics. Nat Geosci, 3: 825–833
Brune S, Williams S E, Müller R D. 2017. Potential links between continental rifting, CO2 degassing and climate change through time. Nat Geosci, 10: 941–946
Buiter S J H, Torsvik T H. 2014. A review of Wilson Cycle plate margins: A role for mantle plumes in continental break-up along sutures? Gondwana Res, 26: 627–653
Burke K, Dewey J F. 1973. Plume-generated triple junctions: Key indicators in applying plate tectonics to old rocks. J Geol, 81: 406–433
Cande S C, Stegman D R. 2011. Indian and African plate motions driven by the push force of the Réunion plume head. Nature, 475: 47–52
Chenet A, Quidelleur X, Fluteau F, Courtillot V, Bajpai S. 2007. 40K-40Ar dating of the Main Deccan large igneous province: Further evidence of KTB age and short duration. Earth Planet Sci Lett, 263: 1–15
Conrad C P, Hager B H. 1999. The thermal evolution of an Earth with strong subduction zones. Geophys Res Lett, 26: 3041–3044
Conrad C P, Lithgow-Bertelloni C. 2002. How mantle slabs drive plate tectonics. Science, 298: 207–209
Conrad C P, Lithgow-Bertelloni C. 2004. The temporal evolution of plate driving forces: Importance of “slab suction”versus “slab pull”during the Cenozoic. J Geophys Res, 109: B10407
Conrad C P, Lithgow-Bertelloni C. 2006. Influence of continental roots and asthenosphere on plate-mantle coupling. Geophys Res Lett, 33: L05312
Courtillot V, Davaille A, Besse J, Stock J. 2003. Three distinct types of hotspots in the Earth’s mantle. Earth Planet Sci Lett, 205: 295–308
Courtillot V, Jaupart C, Manighetti I, Tapponnier P, Besse J. 1999. On causal links between flood basalts and continental breakup. Earth Planet Sci Lett, 166: 177–195
Dannberg J, Gassmöller R. 2018. Chemical trends in ocean islands explained by plume-slab interaction. Proc Natl Acad Sci USA, 115: 4351–4356
Dodd S C, Mac Niocaill C, Muxworthy A R. 2015. Long duration (>4 Ma) and steady-state volcanic activity in the early Cretaceous Paraná-Etendeka Large Igneous Province: New palaeomagnetic data from Namibia. Earth Planet Sci Lett, 414: 16–29
Faccenna C, Becker T W, Conrad C P, Husson L. 2013. Mountain building and mantle dynamics. Tectonics, 32: 80–93
Flesch L M, Holt W E, Haines A J, Shen-Tu B. 2000. Dynamics of the Pacific-North American plate boundary in the WeStern United States. Science, 287: 834–836
Forsyth D, Uyeda S. 1975. On the relative importance of the driving forces of plate motion. Geophys J Int, 43: 163–200
Foulger G R, Natland J H. 2003. Is “Hotspot”volcanism a consequence of plate tectonics? Science, 300: 921–922
Frisch W, Blakey R, Meschede M. 2011. Plate Tectonics-Continental Drift and Mountain Building. Heidelberg: Springer. Chapter 1. 5
Fukao Y, Obayashi M. 2013. Subducted slabs stagnant above, penetrating through, and trapped below the 660 km discontinuity. J Geophys Res-Solid Earth, 118: 5920–5938
Garnero E J, McNamara A K, Shim S H. 2016. Continent-sized anomalous zones with low seismic velocity at the base of Earth’s mantle. Nat Geosci, 9: 481–489
Ghosh A, Holt W E. 2012. Plate motions and stresses from global dynamic models. Science, 335: 838–843
Goes S, Capitanio F A, Morra G. 2008. Evidence of lower-mantle slab penetration phases in plate motions. Nature, 451: 981–984
Gordon R G, Stein S. 1992. Global tectonics and space geodesy. Science, 256: 333–342
Guest A, Schubert G, Gable C W. 2003. Stress field in the subducting lithosphere and comparison with deep earthquakes in Tonga. J Geophys Res, 108: 2288
Gung Y, Panning M, Romanowicz B. 2003. Global anisotropy and the thickness of continents. Nature, 422: 707–711
Hassan R, Müller R D, Gurnis M, Williams S E, Flament N. 2016. A rapid burst in hotspot motion through the interaction of tectonics and deep mantle flow. Nature, 533: 239–242
Hess H H. 1962. History of Ocean Basins. In: Engel A E J, James H L, Leonard B F, eds. Petrologic Studies: A Volume in Honor of A. F. Buddington. Boulder, CO: Geological Society of America. 599–620
Holmes A. 1931. Radioactivity and earth movements. Trans Geol Soc Glasgow, 18: 559–606
Hu J, Liu L, Faccenda M, Zhou Q, Fischer K M, Marshak S, Lundstrom C. 2018. Modification of the Western Gondwana craton by plume-lithosphere interaction. Nat Geosci, 11: 203–210
Isacks B, Molnar P. 1969. Mantle earthquake mechanisms and the sinking of the lithosphere. Nature, 223: 1121–1124
Isacks B, Oliver J, Sykes L R. 1968. Seismology and the new global tectonics. J Geophys Res, 73: 5855–5899
Jarrard R D. 1986. Relations among subduction parameters. Rev Geophys, 24: 217–284
Karato S I, Barbot S. 2018. Dynamics of fault motion and the origin of contrasting tectonic style between Earth and Venus. Sci Rep, 8: 11884
Kumamoto K M, Thom C A, Wallis D, Hansen L N, Armstrong D E J, Warren J M, Goldsby D L, Wilkinson A J. 2017. Size effects resolve discrepancies in 40 years of work on low-temperature plasticity in olivine. Sci Adv, 3: e1701338
Kumar P, Yuan X, Kumar M R, Kind R, Li X, Chadha R K. 2007. The rapid drift of the Indian tectonic plate. Nature, 449: 894–897
Lee C T A, Luffi P, Chin E J. 2011. Building and destroying continental mantle. Annu Rev Earth Planet Sci, 39: 59–90
Leonard T, Liu L. 2016. The role of a mantle plume in the formation of Yellowstone volcanism. Geophys Res Lett, 43: 1132–1139
Li S, Suo Y, Li X, Liu B, Dai L, Wang G, Zhou J, Li Y, Liu Y, Cao X, Somerville I, Mu D, Zhao S, Liu J, Meng F, Zhen L, Zhao L, Zhu J, Yu S, Liu Y, Zhang G. 2018. Microplate tectonics: New insights from micro-blocks in the global oceans, continental margins and deep mantle. Earth-Sci Rev, 185: 1029–1064
Li S Z, Zhang G W, Liu B H, et al. 2010. The future of structural geology in the new century: Advances in fields of deep-sea, deep-interior, deep-space and deep-time and related key techniques (in Chinese with English abstract). Earth Sci Front, 17: 27–43
Li Z H, Ribe N M. 2012. Dynamics of free subduction from 3-D boundary element modeling. J Geophys Res, 117: B06408
Li Z X, Zhong S. 2009. Supercontinent-superplume coupling, true polar wander and plume mobility: Plate dominance in whole-mantle tectonics. Phys Earth Planet Inter, 176: 143–156
Li Z X, Mitchell R N, Spencer C J, Ernst R, Pisarevsky S, Kirscher U, Murphy J B. 2019. Decoding Earth’s rhythms: Modulation of supercontinent cycles by longer superocean episodes. Precambrian Res, 323: 1–5
Lithgow-Bertelloni C, Richards M A. 1998. The dynamics of Cenozoic and Mesozoic plate motions. Rev Geophys, 36: 27–78
Liu L, Hasterok D. 2016. High-resolution lithosphere viscosity and dynamics revealed by magnetotelluric imaging. Science, 353: 1515–1519
Liu L, Stegman D R. 2011. Segmentation of the Farallon slab. Earth Planet Sci Lett, 311: 1–10
Liu L, Zhang J S. 2015. Differential contraction of subducted lithosphere layers generates deep earthquakes. Earth Planet Sci Lett, 421: 98–106
Liu M Q, Li Z H. 2018. Dynamics of thinning and destruction of the continental cratonic lithosphere: Numerical modeling. Sci China Earth Sci, 61: 823–852
Maruyama S, Yuen D A, Windley B F. 2007. Dynamics of plumes and superplumes through time. In: Yuen D A, Maruyama S, Karato S I, Windley B F, eds. Superplumes: Beyond Plate Tectonics. Dordrecht: Springer Netherlands. 441–502
Maruyama S. 1994. Plume tectonics. J Geol Soc Jpn, 100: 24–49
McNamara A K. 2019. A review of large low shear velocity provinces and ultra low velocity zones. Tectonophysics, 760: 199–220
Morgan W J. 1971. Convection plumes in the lower mantle. Nature, 230: 42–43
Müller R D. 2011. Plate motion and mantle plumes. Nature, 475: 40–41
Müller R D, Seton M, Zahirovic S, Williams S E, Matthews K J, Wright N M, Shephard G E, Maloney K T, Barnett-Moore N, Hosseinpour M, Bower D J, Cannon J. 2016. Ocean basin evolution and global-scale plate reorganization events since Pangea breakup. Annu Rev Earth Planet Sci, 44: 107–138
Nishikawa T, Ide S. 2014. Earthquake size distribution in subduction zones linked to slab buoyancy. Nat Geosci, 7: 904–908
Prokoph A, El Bilali H, Ernst R. 2013. Periodicities in the emplacement of large igneous provinces through the Phanerozoic: Relations to ocean chemistry and marine biodiversity evolution. Geosci Front, 4: 263–276
Quinteros J, Sobolev S V. 2013. Why has the Nazca plate slowed since the Neogene? Geology, 41: 31–34
Rowley D B, Forte A M, Rowan C J, Glišović P, Moucha R, Grand S P, Simmons N A. 2016. Kinematics and dynamics of the East Pacific Rise linked to a stable, deep-mantle upwelling. Sci Adv, 2: e1601107
Schellart W P. 2004. Quantifying the net slab pull force as a driving mechanism for plate tectonics. Geophys Res Lett, 31: L07611
Seton M, Müller R D, Zahirovic S, Gaina C, Torsvik T, Shephard G, Talsma A, Gurnis M, Turner M, Maus S, Chandler M. 2012. Global continental and ocean basin reconstructions since 200 Ma. Earth-Sci Rev, 113: 212–270
Sharp W D, Clague D A. 2006. 50-Ma Initiation of Hawaiian-Emperor Bend records major change in Pacific plate motion. Science, 313: 1281–1284
Stadler G, Gurnis M, Burstedde C, Wilcox L C, Alisic L, Ghattas O. 2010. The dynamics of plate tectonics and mantle flow: From local to global scales. Science, 329: 1033–1038
Stern R J. 2002. Subduction zones. Rev Geophys, 40: 1012
Stern R J. 2007. When and how did plate tectonics begin? Theoretical and empirical considerations. Chin Sci Bull, 52: 578–591
Storey B C. 1995. The role of mantle plumes in continental breakup: Case histories from Gondwanaland. Nature, 377: 301–308
Strategic Plan for the Development of Disciplines-Plate Tectonics and Continental Dynamics. 2017. Jointly Funded by the National Natural Science Foundation of China and Chinese Academy of Sciences (in Chinese). Beijing: Science Press
Tapponnier P, Molnar P. 1977. Active faulting and tectonics in China. J Geophys Res, 82: 2905–2930
Taylor B. 2006. The single largest oceanic plateau: Ontong Java-Manihiki-Hikurangi. Earth Planet Sci Lett, 241: 372–380
Torsvik T H, Doubrovine P V, Steinberger B, Gaina C, Spakman W, Domeier M. 2017. Pacific plate motion change caused the Hawaiian-Emperor Bend. Nat Commun, 8: 15660
van Hinsbergen D J J, Steinberger B, Doubrovine P V, Gassmöller R. 2011. Acceleration and deceleration of India-Asia convergence since the Cretaceous: Roles of mantle plumes and continental collision. J Geophys Res, 116: B06101
Walter M J, Kohn S C, Araujo D, Bulanova G P, Smith C B, Gaillou E, Wang J, Steele A, Shirey S B. 2011. Deep mantle cycling of oceanic crust: Evidence from diamonds and their mineral inclusions. Science, 334: 54–57
Wan B, Wu F, Chen L, Zhao L, Liang X, Xiao W, Zhu R. 2019. Cyclical one-way continental rupture-drift in the Tethyan evolution: Subduction-driven plate tectonics. Sci China Earth Sci, 62: 2005–2016
Wessel P, Müller R D. 2015. Plate tectonics. In: Schubert G, ed. Treatise on Geophysics. Amsterdam: Elsevier. 6: 45–93
Whittaker J M, Afonso J C, Masterton S, Müller R D, Wessel P, Williams S E, Seton M. 2015. Long-term interaction between mid-ocean ridges and mantle plumes. Nat Geosci, 8: 479–483
Wilson J T. 1963. Evidence from islands on the spreading of ocean floors. Nature, 197: 536–538
Wilson J T. 1973. Mantle plumes and plate motions. Tectonophysics, 19: 149–164
Wu F Y, Yang J H, Xu Y G, Wilde S A, Walker R J. 2019. Destruction of the North China craton in the Mesozoic. Annu Rev Earth Planet Sci, 47: 173–195
Yin A. 2010. Cenozoic tectonic evolution of Asia: A preliminary synthesis. Tectonophysics, 488: 293–325
Zahirovic S, Müller R D, Seton M, Flament N. 2015. Tectonic speed limits from plate kinematic reconstructions. Earth Planet Sci Lett, 418: 40–52
Zhang N, Dang Z, Huang C, Li Z X. 2018. The dominant driving force for supercontinent breakup: Plume push or subduction retreat? Geosci Front, 9: 997–1007
Zhou Q, Liu L, Hu J. 2018. Western US volcanism due to intruding oceanic mantle driven by ancient Farallon slabs. Nat Geosci, 11: 70–76
Zhu R X, Chen L, Wu F Y, Liu J L. 2011. Timing, scale and mechanism of the destruction of the North China Craton. Sci China Earth Sci, 54: 789–797