Stabilitatea joncțiunilor triple
Stabilitatea joncțiunii triple este o expresie utilizată în geologie . O joncțiune triplă este un punct în care se întâlnesc marginile a trei plăci tectonice ; în corespondență cu acesta, fiecare dintre cele trei margini poate fi de trei tipuri: creasta oceanică (în engleză ridge , R), tranșeea oceanică (în engleză trench , T) sau transform fail (în engleză transform fault , F). În virtutea acestui fapt, fiecare joncțiune triplă poate fi descrisă în funcție de tipul limitelor plăcii care o unesc (de exemplu Fault-Fault-Trench sau Ridge-Ridge-Ridge, prescurtate la FFT și RRR).
Teoretic este posibilă și existența punctelor de întâlnire a 4 sau mai multe plăci, dar, odată formate, aceste joncțiuni ar fi distruse instantaneu. [1]
Evaluarea stabilității
Definiții și ipoteze
Pot fi descrise joncțiuni triple, iar stabilitatea lor poate fi evaluată, chiar și fără a fi nevoie de detalii geologice despre regiunea în care sunt situate, ci pur și simplu prin definirea proprietăților marginilor care se întâlnesc în ele și efectuarea unor calcule simple asupra vitezei lor. O articulație este definită ca stabilă atunci când geometria sa este menținută în timp, în ciuda mișcării plăcilor implicate și acest lucru pune în mod evident restricții asupra vitezei relative ale muchiilor întâlnite în articulație și pe orientarea lor. În mod similar, o joncțiune se spune că este instabilă atunci când se schimbă în timp; joncțiunile triple de tip RRF, de exemplu, evoluează cu ușurință în joncțiuni de tip FFR.
Presupunând că plăcile sunt rigide și că pământul este sferic, teorema de rotație a lui Euler poate fi utilizată pentru a reduce evaluarea stabilității unei triple joncțiuni la o determinare a mișcărilor relative ale plăcilor care se întâlnesc în ea și la marginile lor. Presupunerea de rigiditate funcționează deosebit de bine în cazurile de crustă oceanică, iar variația razei Pământului între poli și ecuator este suficient de mică pentru a face aproximarea Pământului la o sferă pe deplin justificabilă.
Dan McKenzie și W. Jason Morgan [2] au fost primii care au analizat stabilitatea joncțiunilor triple prin adăugarea la ipotezele menționate mai sus a ipotezei conform căreia polii Euler care descriu mișcările plăcilor ar putea fi aproximate la mișcările rectilinii pe o suprafață, adică prin introducerea unei simplificări valabile dacă polii Euler sunt departe de joncțiunea triplă luată în considerare. Cei doi au dat următoarele definiții ale lui R, T și F:
- R - structuri care produc litosferă simetric pe ambele părți și perpendiculare pe vectorul vitezei relative a plăcilor (rețineți că acest lucru nu este întotdeauna adevărat, așa cum se întâmplă de exemplu în Golful Aden ).
- T - structuri care distrug litosfera doar de pe una din laturile lor. Vectorul vitezei relative poate fi înclinat până la marginea plăcii.
- F - defecte active paralele cu vectorul de alunecare.
Clasificare
McKenzie și Morgan au teoretizat existența a 16 tipuri diferite de joncțiuni triple, dintre care mai multe erau totuși pur teoretice și nu neapărat prezente pe Pământ. Triple joncțiuni au fost clasificate mai întâi în funcție de muchiile care se întâlnesc în ele - prin urmare, de exemplu, joncțiuni de tip RRR, TTR, RRT, FFT etc. - și apoi în funcție de direcția mișcării relative a plăcilor implicate. Dacă, de exemplu, joncțiunile de tip RRR pot avea o singură configurație de mișcări relative, cele de tip TTT pot fi clasificate ca TTT (a) (în cazul în care două plăci se subductează sub aceeași placă și, prin urmare, placă care nu subduce) și TTT (b) (în cazul în care toate cele trei plăci subductează una sub cealaltă).
La început, McKenzie și Morgan au stabilit în studiile lor că, din cele 16 tipuri identificate, 14 erau stabile și două, FFF și RRF, instabile [2] și mai târziu au arătat cum chiar și configurația RRF ar putea fi stabilă în anumite condiții.
Criterii de stabilitate
Pentru a exista o joncțiune triplă între trei plăci A, B și C, trebuie îndeplinită următoarea condiție:
A v B + B v C + C v A = 0
unde A v B este viteza deplasării relative a lui B față de A. Această condiție poate fi reprezentată în spațiul de viteză, adică într-un spațiu în care viteza fiecărui punct este reprezentată defalcat în nordul său și componente estice, cu un triunghi de viteză ABC unde distanțele AB, BC și CA sunt proporționale cu vitezele A v B , B v C și respectiv C v A. O altă condiție pentru existența unei joncțiuni triple stabile este că mișcările plăcilor trebuie să fie astfel încât să lase neschimbată geometria acesteia din urmă. Alternativ, joncțiunea triplă trebuie să se deplaseze în așa fel încât să rămână poziționată pe toate cele trei margini ale plăcii implicate.
Aceste criterii pot fi reprezentate în diagrama de mai sus în spațiul de viteză după cum urmează: liniile ab , bc și ca sunt locuri de puncte în spațiul de viteză în care un observator s-ar putea deplasa cu o viteză dată (chiar zero) și să rămână întotdeauna pe margine de farfurie. Pentru ca o joncțiune triplă să fie stabilă, aceste trei linii, trasate pe diagrama care conține triunghiul, trebuie să aibă un punct de intersecție. Astfel de linii sunt neapărat paralele cu marginile plăcii deoarece, pentru a rămâne pe o margine, un observator trebuie fie să se deplaseze de-a lungul ei, fie să rămână nemișcat.
Pentru a clarifica mai bine acest concept, luați în considerare o joncțiune RTF triplă ca cea din figura 1 .
În această joncțiune, placa A se scade sub placa B, între cele două există deci fosa T și cele două plăci se apropie, între placa A și placa C există în schimb dorsalul R și cele două plăci se mișcă la aceeași viteză, în cele din urmă, între placa B și placa C există defectul de transformare F și mișcarea relativă a celor două plăci este paralelă cu marginea lor. Pentru a vizualiza mai bine condițiile de stabilitate ale joncțiunii triple este convenabil să analizați fiecare margine separat.
- Având în vedere șanțul oceanului în care placa A este subductivă sub placa B în direcția nord-vest, Figura 2 arată mișcarea relativă a lui A față de B în spațiul de viteză. Linia care unește A și B are deci direcția mișcării relative între cele două plăci și lungimea proporțională cu viteza relativă dintre cele două. Linia ab reprezintă în schimb locul punctelor de-a lungul cărora un observator ipotetic ar trebui să meargă pentru a rămâne pe marginea plăcii. Punctul B trebuie să fie situat pe această linie, deoarece nu există nicio mișcare a plăcii deasupra capului spre groapă.
- Având în vedere creasta oceanică prezentă între plăcile A și C, figura 3 arată reprezentarea acesteia în spațiul de viteză. Vectorul de viteză relativă AC este, în acest caz, ortogonal cu marginea plăcii și linia ac , care reprezintă întotdeauna locul punctelor de-a lungul cărora un observator ipotetic ar trebui să meargă pentru a rămâne pe marginea plăcii, trebuie să treacă prin punctul de mijloc al vectorul vitezei.
- În cele din urmă, pentru defectul de transformare dintre plăcile B și C, linia trebuie să fie paralelă cu vectorul vitezei relative dintre cele două plăci, deoarece toată deplasarea este paralelă cu direcția marginii, prin urmare, așa cum se vede în figura 4 , linia bc trebuie să se întindă de-a lungul direcției BC.
Figura 2 - Reprezentarea în spațiu a vitezelor relative de mișcare între două plăci împărțite la un șanț oceanic.
Figura 3 - Reprezentarea în spațiu a vitezelor relative de mișcare între două plăci împărțite de o creastă oceanică.
Figura 4 - Reprezentarea spațială a vitezelor relative de mișcare între două plăci împărțite prin defecte de transformare.
Figura 5 - Triunghiul de viteze pentru joncțiunea triplă reprezentat în figura 1.
Punând aceste considerații împreună într-o diagramă totală obținem în acest caz triunghiul vitezei din figura 5 . În acest caz, după cum se poate observa, cele trei linii ab , ac și bc au un punct de intersecție în J și se poate spune că joncțiunea triplă a plăcilor A, B și C este stabilă, deoarece se poate mișca rămânând întotdeauna pe cele trei margini ale plăcii.
Cu toate acestea, trebuie spus că cazul de mai sus a fost un caz particular de joncțiune RTF, de fapt, în cazul general, acest tip de joncțiune triplă nu este stabil și, prin urmare, va tinde să evolueze. Figurile 6 și 7 arată cazul unei joncțiuni RTF generice în care, de exemplu, mișcarea lui A față de B nu este perpendiculară pe groapă și triunghiul relativ al vitezei. Instabilitatea joncțiunii este evidentă din lipsa unui punct de intersecție între liniile ab , ac și bc .
Figura 6 - O joncțiune triplă RTF generică.
Figura 7 - Triunghiul vitezei joncțiunii triple reprezentat în figura 6.
Joncțiuni eroare-eroare-eroare (FFF)
Folosind criteriile de mai sus, este posibil să se trateze fiecare tip de joncțiune triplă, de exemplu, este posibil să vedem în figura 8 ca o joncțiune triplă de defect, prin urmare de tipul FFF, ca joncțiunea triplă Karlıova , este întotdeauna instabilă și, prin urmare, este întotdeauna destinată a evolua.
Joncțiuni dorsal-dorsal-dorsal (RRR)
Dacă, așa cum s-a menționat, joncțiunile FFF sunt întotdeauna instabile, joncțiunile triple vertebrale (RRR) sunt în schimb întotdeauna stabile și, prin urmare, este foarte obișnuit să găsim joncțiuni de acest tip pe Pământ, atât în situația actuală a planetei, cum ar fi tripla jonctiune a lui Bouvet , care in acel trecut, la fel ca jonctiunea tripla a Tongareva . Urmând criteriile enumerate mai sus, stabilitatea unei joncțiuni triple RRR este ușor de înțeles dacă avem în vedere că cele trei bisectoare ale laturilor unui triunghi (adică cele trei linii ab , ac și bc ale laturilor triunghiului vitezelor care se formează ) se întâlnesc întotdeauna într-un singur loc.
Joncțiuni groapă-groapă (TTT)
Pe de altă parte, o joncțiune triplă cu o groapă triplă este stabilă atâta timp cât sunt îndeplinite anumite condiții. O joncțiune TTT (a) este joncțiunea triplă a Bōsō , Japonia, unde atât placa filipineză (punctul C), cât și placa Pacificului (punctul B) subductează sub placa eurasiatică (punctul A) și, în același timp, placa pacifică subductii sub placa filipineza. Criteriile de stabilitate pentru o astfel de joncțiune triplă sunt că linia ab și linia ac se suprapun sau că linia bc este paralelă cu vectorul CA.
Notă
- ^ CMR Fowler, The Solid Earth: An Introduction to Global Geophysics , Cambridge University Press, 2005, p. 685.
- ^ A b (EN) DP McKenzie și Morgan WJ, Evolution of Triple Junctions , în Nature , vol. 224, Nature publishing group, 11 octombrie 1969, pp. 125-133, DOI : 10.1038 / 224125a0 . Adus de 13 decembrie 2016.
