H συνισταµένη των σχετικών κινήσεων των τριών πλακών είναι ίση µε µηδέν.

Transcript

1 Εάν τρεις τεκτονικές πλάκες A,B,C, συναντούνται σε ένα σηµείο της επιφάνειας της Γης, το σηµείο αυτό ονοµάζεται σηµείο τριπλής συνάντησης «triple junction». Τα όρια µπορεί να είναι: 1. Ράχες (R) 2. Τάφροι (Τ) 3. Ρήγµατα µετασχηµατισµού (F) Αρχικά είχαν οριστεί απλά σαν σηµεία συνάντησης ράχεων διάνοιξης, εξαιτίας της συχνής εµφάνισής τους. Σε αυτόν τον τύπο (RRR) συχνά η µια ράχη δηµιουργεί αύλακα και οι άλλες δύο συνεχίζουν τη διάνοιξη του ωκεανού. 1

2 Ο αριθµός των πλακών που έρχονται σε επαφή είναι το πολύ τέσσερις (4). Ένα τετραπλό σηµείο (quadruple junction) παρατηρήθηκε κατά το Ολιγόκαινο στην Καλιφόρνια κατά την εξέλιξη του ρήγµατος µετασχηµατισµού του Αγίου Ανδρέα, 25 εκ. χρόνια πριν. Όµως το σηµείο αυτό γρήγορα µετατράπηκε σε τριπλό σηµείο και δηµιούργησε το γνωστό ρήγµα. Σήµερα παρατηρούνται µόνο τριπλά σηµεία τα οποία παρουσιάζουν µεγάλο γεωδυναµικό ενδιαφέρον. Τα τριπλά σηµεία είναι επί το πλείστον σταθερά. Όταν ένα τριπλό σηµείο δεν είναι σταθερό, πολύ γρήγορα µετατρέπεται σε σταθερό. Ως σταθερό τριπλό σηµείο ορίζεται αυτό στο οποίο η γεωµετρία της τριπλής επαφής διατηρείται στο χρόνο καθώς οι πλάκες που συµµετέχουν κινούνται. Αυτό προϋποθέτει περιορισµούς στις σχετικές ταχύτητες και τον προσανατολισµό των ορίων των Λ.Π. Ένα ασταθές τριπλό σηµείο µε την πάροδο του χρόνου θα µετατραπεί είτε σε άλλο τύπο, ή θα αλλάξει γεωµετρία ή δεν θα είναι εφικτό (περίπτωση FFF). H συνισταµένη των σχετικών κινήσεων των τριών πλακών είναι ίση µε µηδέν. 2

3 Θεωρώντας τις Λ.Π. ως άκαµπτες και τη Γη σφαιρική, το θεώρηµα του Leonhard Euler περί της κίνησης πάνω σε µια σφαίρα µπορεί να εφαρµοστεί για την εκτίµηση των ορίων και των σχετικών κινήσεων των Λ.Π. Η παραδοχή της ακαµψίας είναι σε καλή συµφωνία στην περίπτωση του ωκεάνιου φλοιού και η ακτίνες της Γης στον ισηµερινό και στους πόλους διαφέρουν κατά 1/300, εποµένως η παραδοχή περί σφαιρικότητας είναι αποδεκτή. Οι McKenzie και Morgan ανέλυσαν πρώτοι τη σταθερότητα των τριπλών σηµείων χρησιµοποιώντας τις παραπάνω παραδοχές, µαζί µε µια επιπλέον, ότι οι πόλοι Euler που περιγράφουν τις κινήσεις των Λ.Π. είναι τέτοιοι που η κίνηση των πλακών να προσεγγίζουν την ευθεία γραµµή πάνω σε µια επίπεδη επιφάνεια. Αυτή η απλοποίηση ισχύει όταν οι πόλοι βρίσκονται σε απόσταση από το τριπλό σηµείο. 3

4 J: Τριπλό σηµείο συνάντησης (junction) J Το J ανήκει στην πλάκα P, άρα υπάρχει περίπτωση να µετακινηθεί προς Βορρά. Το e θα βρεθεί σε καθεστώς οριζόντιας ολίσθησης. Αν το J παραµείνει σταθερό ή µετακινηθεί προς νότο, το e θα παραµείνει σε καθεστώς σύγκλισης. 4

5 Τετραπλά σηµεία συνάντησης (Quadruple junctions): στατικά, αλλά όχι δυναµικά 5

6 Κάθε πλάκα βρίσκεται σε σχετική κίνηση ως προς τις άλλες δύο πλάκες. Εποµένως οι κινήσεις των πλακών χαρακτηρίζονται από σχετικές ταχύτητες: 1. v(a/b) της πλάκας A σε σχέση µε τη Β 2. v(b/c) της πλάκας B σε σχέση µε τη C 3. v(c/a) της πλάκας C σε σχέση µε τη A 6

7 7

8 Εάν οι δύο από τις σχετικές ταχύτητες είναι γνωστές, η τρίτη µπορεί να προσδιοριστεί µε πρόσθεση διανυσµάτων, εφόσον το άθροισµα των τριών σχετικών ταχυτήτων πρέπει να είναι µηδέν. 8

9 Ας υποθέσουµε π.χ. ότι v(a/b)=100 mm/year µε διεύθυνση Β235 o και v(c/a)=60 mm/ year µε διεύθυνση Β355 o. v(b/c)=; v(b/c) = -[v(a/b) + v(c/a)] 5 Εποµένως v(b/c)= 87,17 mm/year

10 Τύποι τριπλών σηµείων Οι McKenzie και Morgan (1969) καθόρισαν τη γεωµετρία και τη στασιµότητα σε 16 δυνατούς συνδυασµούς τάφρων (Τ), ράχεων (R) και ρηγµάτων µετασχηµατισµού (F). Από αυτούς µόνο οι 6 παρατηρούνται στη Γη: Τριπλά σηµεία συνάντησης ανάµεσα σε τρεις ωκεάνιες ράχες όπως στο Νότιο Ατλαντικό ανάµεσα στην Αφρικανική τη Νοτιοαµερικανική και την Ανταρκτική πλάκα είναι γνωστά ως ridge-ridge-ridge, ή τριπλά σηµεία RRR. Παρόµοια ονοµατολογία χρησιµοποιείται για τον χαρακτηρισµό των τριπλών σηµείων όταν εµπλέκονται ωκεάνιες τάφροι (Τ) ή ρήγµατα µετασχηµατισµού (F). Π.χ. ένα τριπλό σηµείο συνάντησης ράχης-ράχης-τάφρου ορίζεται ως σηµείο RRT. Η σειρά των χαρακτήρων δεν είναι σηµαντική, αλλά συνήθως είναι ανάλογη της σχετικής ταχύτητας. 10

11 Ορισµοί-Υποθέσεις Τα τριπλά σηµεία συνάντησης µπορούν να περιγραφούν και να εκτιµηθούν όσον αφορά στη σταθερότητά τους µε τον καθορισµό των ιδιοτήτων και του συνδυασµού του τύπου των κινήσεων (R, T, F). Σε ένα σταθερό τριπλό σηµείο η γεωµετρία διατηρείται στο χρόνο καθώς οι εµπλεκόµενες πλάκες µετακινούνται, µε αποτέλεσµα να υφίστανται περιορισµοί στις σχετικές ταχύτητες και τον προσανατολισµό των ορίων των πλακών. Ένα µη σταθερό τριπλό σηµείο θα µετατραπεί µε το χρόνο: 1. Σε σταθερό σηµείο 2. Σε άλλο τύπο τριπλού σηµείου (π.χ. RRF τριπλά σηµεία εύκολα εξελίσσονται σε FFR) 3. Θα αλλάξουν γεωµετρία 11

12 Τύποι και εξέλιξη τριπλών σηµείων Η εξέλιξη των τριπλών σηµείων συνάντησης µε το χρόνο.: (a) Ο τύπος RRR είναι πάντα σταθερός. Οι µαγνητικές ανωµαλίες στις περιοχές RRR έχουν σχήµα Y. (b) Ο τύπος TTT είναι σχεδόν πάντα ασταθής εκτός από ειδικές συνθήκες όπου οι σχετικές κινήσεις των πλακών Α και C είναι παράλληλες στο όριο µεταξύ Β και C. (c) Ο τύπος RRF υφίσταται για µικρή χρονική περίοδο και διασπάται σε δύο FFR σταθερά 12 σηµεία.

13 Σταθερότητα και εξέλιξη τριπλών σηµείων Η σταθερότητα ενός ΤΣΣ εκτιµάται από το πώς µπορεί να κινηθεί κατά µήκος καθενός από τα τρία όρια πλακών. Ένα ΤΣΣ βρίσκεται στην τοµή των γραµµών ταχύτητας των τριών ορίων Λ.Π. Αν οι γραµµές ταχύτητας τέµνονται, το ΤΣΣ είναι σταθερό. Αν δεν τέµνονται, είναι ασταθές και το σύστηµα Λ.Π. θα εξελιχθεί σε µια διαφορετική γεωµετρία. Ένα τρικ για να βρίσκουµε την ταχύτητα σε ένα ΤΣΣ είναι να βρίσκεται πάντα εντός των τριών εµπλεκοµένων ορίων Λ.Π. Μπορεί να παροµοιαστεί µε έναν βώλο που κυλά ταυτόχρονα κατά µήκος και των τριών περιθωρίων. Εποµένως, το ΤΣΣ βρίσκεται στην τοµή των τριών γραµµών ταχύτητας, όπου κάθε γραµµή περιγράφει την ταχύτητα ενός βώλου που κυλά κατά µήκος ενός περιθωρίου. 13

14 Ταχύτητες ΤΣΣ κατά µήκος τάφρου (όριο σύγκλισης Λ.Π.) Τα ΤΣΣ θα παραµείνουν εντός του ορίου αν η ταχύτητά τους αντιστοιχεί σε κάθε σηµείο της γραµµής ταχύτητας ab. Σε ένα διάγραµµα ταχύτητας θα βρίσκονται σε µια γραµµή που περνά από την ταχύτητα της εφιππεύουσας πλάκας (αφού η τάφρος κινείται µαζί µε αυτήν) και έχει διεύθυνση παράλληλη µε την τάφρο. Το παραπάνω δεν προϋποθέτει τη διεύθυνση της σύγκλισης να είναι κάθετη στην τάφρο. 14

15 Ταχύτητες σηµείων κατά µήκος ορίων µετασχηµατισµού Λ.Π. 15

16 Ταχύτητες σηµείων κατά µήκος ορίων διάνοιξης Λ.Π. Η γραµµή ταχύτητας ab είναι παράλληλη στη ράχη. Αν η διάνοιξη είναι συµµετρική και κάθετη στη διεύθυνση της ράχης, η ab είναι η µεσοκάθετος του ευθύγραµµου τµήµατος ΑΒ, που δείχνει τη σχετική ταχύτητα των Λ.Π. Α και Β. 16

17 Τύποι τριπλών σηµείων Έξι τύποι τριπλών σηµείων συνάντησης απαντώνται στη Γη σήµερα: RRR (π.χ. στον νότιο Ατλαντικό, τον Ινδικό Ωκεανό και δυτικά των νήσων Galapagos στον Ειρηνικό) TTT (π.χ. Κεντρική Ιαπωνία) TTF (π.χ. δυτικά των ακτών της Χιλής) TTR (π.χ. στη θαλάσσια περιοχή της νήσου Μoresby Island, στη δυτική Βόρεια Αµερική) FFR, FFT (π.χ. συνάντηση του ρήγµατος Αγ. Ανδρέα και του ρήγµατος µετασχηµατισµού Mendocino δυτικά των δυτικών ακτών των ΗΠΑ) 17

18 ΤΣΣ RRF Το ΤΣΣ είναι ασταθές αφού οι γραµµές ταχύτητας ab και ac δεν τέµνονται. Σε χρόνο t 0 + Δt, το ΤΣΣ εξελίσσεται από ένα ασταθές RRF σε δύο σταθερά ΤΣΣ τύπου FFR. 18

19 Σταθερότητα FFΤ ΤΣΣ Αφού οι γραµµές ταχύτητας ab και ac πρέπει να περνούν και οι δύο από το Α, αυτό το TFF ΤΣΣ είναι σταθερό µόνο διότι η bc, η οποία πρέπει να περνά από το C, πρέπει επίσης να περνά από το A. Αυτό σηµαίναι ότι για ένα TFF, η τάφρος πρέπει να έχει την ίδια διεύθυνση µε ένα από τα δύο όρια µετασχηµατισµού. 19

20 Σταθερότητα FFΤ ΤΣΣ Αν η τάφρος σε ένα σύστηµα TFF δεν έχει την ίδια διεύθυνση µε ένα από τα όρια µετασχµατισµού, το ΤΣΣ είναι πάντα ασταθές. 20

21 Σταθερότητα RRR ΤΣΣ Αφού οι µεσοκάθετοι των πλευρών του τριγώνου τέµνονται σε ένα σηµείο, τα RRR ΤΣΣ είναι ιδεατά σταθερά. 21

22 Σταθερότητα FFF ΤΣΣ Αντίθετα, αφού οι πλευρές του τριγώνου δεν τέµνονται σε ένα σηµείο, τα FFF ΤΣΣ είναι πάντα ασταθή. 22

23 Σταθερότητα RTF ΤΣΣ Αφού οι bc και ac πρέπει να περνούν από το C, αυτό το RTF ΤΣΣ είναι σταθερό µόνο αν η ab περνά επίσης από το C, δηλ ac=bc (τάφρος και όριο µετασχηµατισµού έχουν την ίδια διεύθυνση). 23

24 Οι McKenzie και Morgan (1969) καθόρισαν τη γεωµετρία και τη στασιµότητα σε 16 δυνατούς συνδυασµούς τάφρων (Τ), ράχεων (R) και ρηγµάτων µετασχηµατισµού (F). Από αυτούς µόνο οι 6 παρατηρούνται στη Γη: 1. R R R ( R i d g e - R i d g e - R i d g e ) Junctions Αυτός ο τύπος είναι πάντα σταθερός. Απαντάται συχνά στη Γη (ράχες του Ανατολικού Ατλαντικού, ρηξιγενής ζώνη Galapagos, Ανατ. Αφρική). Τύποι τριπλών σηµείων Χάρτης του τριγώνου του Afar στη Βορειοανατολική Αφρική. Πρόκειται για σύστηµα RRR. Είναι το µοναδικό τριπλό σηµείο της Γης πάνω από τη στάθµη της θάλασσας. 7

25 Τύποι τριπλών σηµείων 4. FFR (Fault-Fault-Ridge) Συνάντηση της ρηξιγενούς ζώνης Owen, της ράχης Carlsberg και της πλάκας της Σοµαλίας Carlsberg Ridge Στη θάλασσα της Αραβίας η µήκους 1000 km ρηξιγενής ζώνη Owen είναι το όριο µεταξύ των πλακών της Ινδίας και της Αραβίας. Και οι δύο πλάκες συγκρούονται µε το νότιο άκρο της Ευρασίας. Η Αραβική πλάκα κινείται βορειοανατολικά ελαφρώς ταχύτερα από την Ινδική. Αυτή η διαφορά αποσβένυται στη ρηξιγενή ζώνη Owen. Αυτή η κίνηση φαίνεται ότι άρχισε µεταξύ 3-8 my πριν. 25

26 Τα 4 σχήµατα παρουσιάζουν την εξαφάνιση της παλαιάς µεγάλης πλάκας Φάραλλον, καθώς χάθηκε κάτω από τις πλάκες της Β. Αµερικής και Καραϊβικής, αφήνοντας σήµερα τις µικροπλάκες Χουάν ντε Φούκα, Ριβιέρα και Κόκος, που αποτελούν τα σηµερινά αποµεινάρια της Φάραλλον. Τα µαύτα βέλη υποδεικνύουν την σχετική κίνηση µεταξύ της πλάκας της Β. Αµερικής και Ειρηνικού.

27 Τύποι τριπλών σηµείων 5. FFΤ (Fault-Fault-Trench) Συνάντηση του ρήγµατος του Αγίου Ανδρέα, της ρηξιγενούς ζώνης Mendocino και της βυθιζόµενης Cascadia. Συναντούνται οι πλάκες του Ειρηνικού, της Βόρειας Αµερικής και η Γκόρντα. Βρίσκεται δυτικά του ακρωτηρίου Mendocino στη Βόρεια Καλιφόρνια. 27

28 Τύποι τριπλών σηµείων Δύο τριπλά σηµεία RRR: (a) Rodrigues, (b) Azores. RTJ AT J RTJ ή Ιndian Ocean Triple Junction: αποτελείται από SE Indian Ridge (SEIR), Central Indian Ridge (CIR), και SW Indian Ridge (SWIR). To RTJ είναι σταθερό τουλάχιστον τα τελευταία 5 10 Ma, και ίσως για περίπου 40 Ma. Η πιο κοντίνή θερµή κηλίδα απέχει περισσότερο από 1000 km από το RTJ και εποµένως δεν αναµένεται να επηρεάζει τη γεωδυναµική του. ATJ: αποτελέιται από το βόρειο κλάδο της Μεσοατλαντικής ράχης (Ν. ΜΑR), έναν νότιο κλάδο της νότιας Μεσοατλαντικής ράχης (S. ΜΑR), και της αργής διάνοιξης ράχης Terceira Rift (Ter. R.). Έχει εξελιχθεί από RFF σε RRR εδώ και 45 Ma. 28

29 Τύποι τριπλών σηµείων 6. RTF (Ridge-Trench-Fault) - Είσοδος του κόλπου της Καλιφόρνια. Ο τύπος RTF είναι ασταθής και σπάνιος. Ένας τέτοιος τύπος πιστεύεται ότι υπήρχε 12 εκ. χρόνια πριν στην είσοδο του Κόλπου της Καλιφόρνια, όπου σήµερα συναντώνται η ράχη του Ανατολικού Ειρηνικού και η ρηξιγενής ζώνη του Αγίου Ανδρέα. Οι µικροπλάκες της Γουαδελούπης και του Φάλλαρον, βυθίζονταν στο παρελθόν κάτω από την πλάκα της Β. Αµερικής. Το βόρειο άκρο αυτού του συστήµατος συνάντησε το ρήγµα µετασχηµατισµού του Αγίου Ανδρέα. Υλικά από την καταβύθιση διοχετεύονταν µέσω µιας ράχης παρόµοιας µε τη σηµερινή ράχη του Ανατολικού Ειρηνικού. Καθώς η ίδια η ράχη υποβυθιζόταν, ένα τριπλό σηµείο RTF δηµιουργήθηκε στιγµιαία. Η «εξασθένηση» όµως της βυθισµένης λιθόσφαιρας την ανάγκασε να αποµακρυνθεί από το τριπλό σηµείο. Έτσι τελείωσε η RTF συνάντηση και δηµιουργήθηκε το σηµερινό R-F σύστηµα. 29

30 2. TTT (Trench-Trench-Trench) Junctions Συναντάται στην κεντρική Ιαπωνία όπου συναντώνται οι τάφροι της Ιαπωνίας, Izu- Bonin και Sagami. Είναι γνωστό ως Boso junction. Τύποι τριπλών σηµείων Ευρασία Πλάκα Φιλιππίνων ΤΟΚΥΟ 30

31 Τύποι τριπλών σηµείων 3. Trench-Trench-Fault Junctions (TTF) Σηµείο συνάντησης Περού Τάφρου Χιλής και Δυτικής Ράχης Χιλής. Συναντώνται οι πλάκες της Νότιας Αµερικής, της Ανταρκτικής και η πλάκα Νάζκα. 31

32 Τύποι τριπλών σηµείων 7. FFF (Fault-Fault-Fault) Τριπλό σηµείο της Κάρλιοβα. Παρατηρείται όµως και ο ασταθής τύπος FFF. Συναντώνται οι πλάκες της Ευρασίας, Ανατολίας και Αραβίας. Είναι ένα σύστηµα τύπου F-F-F όπου αλληλεπιδρούν τρία ρήγµατα: Της Βόρειας Ανατολίας (NAF), της Ανατολικής Ανατολίας (EAF) και της Νεκράς Θάλασσας (DSF). Πλάκα Ευρασίας Πλάκα Ανατολίας Πλάκα Αραβίας 13

33 Τριπλά σηµεία σε σφαίρα 33

34 Εργαστηριακή άσκηση Τριπλά σηµεία συνάντησης

35 Κίνηση του τριπλού σηµείου ως προς το σηµείο e

36 ! Ποιος είναι ο µέγιστος αριθµός πλακών που µπορεί να συναντηθούν σε ένα σηµείο;! 4 3! Στατικά σταθερά, δυναµικά ασταθή

37 Τα τριπλά σηµεία συνάντησης ταξιδεύουν κατά µήκος των περιθωρίων των πλακών µε συγκεκριµένες ταχύτητες

38 Ερώτηµα 1 Από τις γωνίες και τις ταχύτητες στα ανύσµατα που σας δίνονται:! Να βρείτε τις υπόλοιπες τιµές γωνιών και ανυσµάτων

39 Συνδυασµοί περιθωρίων σε τριπλά σηµεία συνάντησης R (divergent): ράχη T (convergent): τάφρος F (Transform): ρήγµα µετασχηµατισµού! Αριθµός ειδών περιθωρίων: 3! Αριθµός πλακών που συναντώνται: 3! Συνδυασµοί: 3 3

40 Ερώτηµα 2! Να βρείτε όλους τους πιθανούς σχηµατισµούς τριπλών σηµείων συνάντησης µεταξύ των τριών ειδών περιθωρίων

41 Τριπλά σηµεία συνάντησης µε πέντε τύπους περιθωρίων

42 Ερώτηµα 3! Πόσο διαφέρουν τα τριπλά σηµεία συνάντησης µε διαφορετική φορά του ρήγµατος µετασχηµατισµού;

43 Σταθερά Ασταθή τριπλά σηµεία συνάντησης! Ένα τριπλό σηµείο συνάντησης κινείται συγχρόνως κατά µήκος των τριών περιθωρίων των τριών πλακών που συναντώνται.! Αν οι διευθύνσεις των τριών αυτών ταχυτήτων συναντώνται σε ένα σηµείο, τότε το τριπλό σηµείο είναι σταθερό! Αν όχι, το τριπλό σηµείο είναι ασταθές και θα διαρκέσει µόνο µια στιγµή, οπότε θα σχηµατιστεί µία νέα γεωµετρία πλακών

44 Σταθερό τριπλό σηµείο συνάντησης

45 Σταθερό τριπλό σηµείο συνάντησης

46 Ασταθές τριπλό σηµείο συνάντησης

47 Ερώτηµα 4! Να βρείτε από τη βιβλιογραφία ένα σταθερό και ένα ασταθές τριπλό σηµείο συνάντησης και να εξηγήσετε γιατί είναι σταθερό ή ασταθές.