Abstract
The subduction of an oceanic plate is studied as the motion of a high-viscosity Newtonian fluid. The subducting plate spreads along the 670-km depth boundary under the influence of oppositely directed horizontal forces. These forces are due to oppositely directed horizontal temperature gradients. We consider the flow structure and heat transfer in the layer that includes both the oceanic lithosphere and the crust and moves underneath a continent. The heat flow is estimated at the contact between the subducting plate and the surrounding mantle in the continental limb of the subduction zone. Our study results show that the crustal layer of the subducting plate can melt and a thermochemical plume can form at the 670-km boundary. Our model of a thermochemical plume in the subduction zone shows the following: (1) formation of a plume conduit in the crustal layer of the subducting plate; (2) formation of a primary magmatic chamber in the area wherein the melting rate equals the rate of subduction; (3) origination of a vertical plume conduit from the primary chamber melting through the continent; (4) plume eruption through the crustal layer to the surface, i.e. formation of a volcano. Our experiments are aimed to model the plume conduit melting in an inclined flat layer above a local heat source. The melt flow structure in the plume conduit is described. Laboratory modeling have revealed that the mechanisms of melt eruption from the plume conduit differ depending on whether a gas cushion is present or absent at the plume roof.
Highlights
Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 3 Academician Koptyug Ave, Novosibirsk 630090, Russia
The subduction of an oceanic plate is studied as the motion of a high-viscosity Newtonian fluid
The sub ducting plate spreads along the 670-km depth boundary under the influence
Summary
Особенность изучения геологических процессов со стоит в том, что информация об их проявлениях пред ставляется как результат законченных в данное время процессов, то есть как конечные граничные условия. Зная величи ну F, можно определить среднее значение коэффициента трения на контакте плиты с континентальным крылом зоны субдукции τ =Fsin2α/(lконт+2lс) и величи ну удельного теплового потока из-за трения на этом контакте qтр= τ u0, где α – угол погружения плиты, u0 – скорость погружения плиты, lконт – толщина континен тальной литосферы, lс – толщина слоя C (переходной зоны мантии). Лабораторное моделирование показы вает, что на границе 670 км происходит растекание нисходящего свободно-конвективного субдукционного потока от области минимального значения температуры c координатой ymin и в континентальное крыло зоны субдукции движется поток тол щиной ymin. На границе верхняя – нижняя мантия (подошва слоя С), в области ymin эти горизонтальные силы вызывают рас ходящиеся горизонтальные потоки субдуцирующей плиты [Kirdyashkin A.A., Kirdyashkin A.G., 2013]. Оста новимся на процессах, протекающих в слое толщиной ymin в континентальном крыле зоны субдукции
Sign-in/Register to view highlights & summary Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callDisclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
