Arco da ilha - Island arc
Os arcos das ilhas são longas cadeias de vulcões ativos com intensa atividade sísmica, encontrados ao longo dos limites das placas tectônicas convergentes (como o Anel de Fogo ). A maioria dos arcos insulares se originam na crosta oceânica e resultaram da descida da litosfera para o manto ao longo da zona de subducção . Eles são o principal meio pelo qual o crescimento continental é alcançado.
Os arcos de ilha podem ser ativos ou inativos com base em sua sismicidade e presença de vulcões . Os arcos ativos são cristas de vulcões recentes com uma zona sísmica profunda associada. Eles também possuem uma forma curva distinta, uma cadeia de vulcões ativos ou recentemente extintos, uma trincheira no fundo do mar e uma grande anomalia Bouguer negativa no lado convexo do arco vulcânico. A pequena anomalia de gravidade positiva associada a arcos vulcânicos foi interpretada por muitos autores como devida à presença de rochas vulcânicas densas abaixo do arco. Enquanto os arcos inativos são uma cadeia de ilhas que contém rochas vulcânicas e vulcaniclásticas mais antigas .
A forma curva de muitas cadeias vulcânicas e o ângulo da litosfera descendente estão relacionados. Se a parte oceânica da placa é representada pelo fundo do oceano no lado convexo do arco, e se a zona de flexão ocorre abaixo da trincheira submarina , então a parte defletida da placa coincide aproximadamente com a zona Benioff abaixo da maioria dos arcos.
Localização
A maioria dos arcos insulares modernos está perto das margens continentais (principalmente nas margens norte e oeste do Oceano Pacífico). No entanto, nenhuma evidência direta de dentro dos arcos mostra que eles sempre existiram em sua posição atual com respeito aos continentes, embora evidências de algumas margens continentais sugiram que alguns arcos podem ter migrado em direção aos continentes durante o final do Mesozóico ou início do Cenozóico .
O movimento dos arcos da ilha em direção ao continente poderia ser possível se, em algum ponto, as antigas zonas Benioff mergulhassem em direção ao oceano atual, em vez de em direção ao continente, como na maioria dos arcos hoje. Isso terá resultado na perda do fundo do oceano entre o arco e o continente e, conseqüentemente, na migração do arco durante os episódios de propagação.
As zonas de fratura nas quais alguns arcos de ilha ativos terminam podem ser interpretadas em termos de placas tectônicas como resultantes do movimento ao longo de falhas de transformação , que são margens de placas onde a crosta não está sendo consumida nem gerada. Assim, a localização atual dessas cadeias de ilhas inativas se deve ao padrão atual das placas litosféricas. No entanto, sua história vulcânica, que indica que são fragmentos de arcos de ilha mais antigos, não está necessariamente relacionada ao padrão da placa atual e pode ser devido a diferenças na posição das margens da placa no passado.
Formação tectônica
Entender a fonte de calor que causa o derretimento do manto era um problema controverso. Os pesquisadores acreditavam que o calor era produzido por fricção no topo da laje. No entanto, isso é improvável porque a viscosidade da astenosfera diminui com o aumento da temperatura e, nas temperaturas necessárias para a fusão parcial, a astenosfera teria uma viscosidade tão baixa que o derretimento por cisalhamento não poderia ocorrer.
Acredita-se agora que a água atua como o principal agente que leva ao derretimento parcial sob os arcos. Foi demonstrado que a quantidade de água presente na laje descendente está relacionada com a temperatura de fusão do manto. Quanto maior a quantidade de água presente, mais reduzida é a temperatura de fusão do manto. Essa água é liberada durante a transformação de minerais à medida que a pressão aumenta, sendo que o mineral que carrega mais água é a serpentinita .
Essas reações minerais metamórficas causam a desidratação da parte superior da placa à medida que a placa hidratada afunda. O calor também é transferido da astenosfera circundante. À medida que o calor é transferido para a laje, os gradientes de temperatura são estabelecidos de modo que a astenosfera na vizinhança da laje se torna mais fria e mais viscosa do que as áreas circundantes, particularmente perto da parte superior da laje. Essa astenosfera mais viscosa é então arrastada para baixo com a placa, fazendo com que o manto menos viscoso flua por trás dela. É a interação desse manto que afunda com os fluidos aquosos que se elevam da laje afundando que se acredita produzir fusão parcial do manto à medida que ele atravessa seu solidus úmido. Além disso, alguns derretimentos podem resultar do surgimento de material do manto quente dentro da cunha do manto. Se o material quente subir rápido o suficiente para que pouco calor seja perdido, a redução na pressão pode causar liberação de pressão ou fusão parcial descompressiva.
No lado submerso do arco da ilha está uma fossa oceânica estreita e profunda, que é o traço na superfície da Terra da fronteira entre as placas descendentes e superiores. Esta trincheira é criada pela atração gravitacional para baixo da placa subdutora relativamente densa na borda de ataque da placa. Vários terremotos ocorrem ao longo desta fronteira de subducção com os hipocentros sísmicos localizados em profundidade crescente sob o arco da ilha: esses terremotos definem a zona de Benioff .
Os arcos insulares podem ser formados em configurações intra-oceânicas ou a partir de fragmentos da crosta continental que migraram de uma massa de terra continental adjacente ou de vulcões relacionados à subducção ativos nas margens dos continentes.
Recursos
Abaixo estão algumas das características generalizadas presentes na maioria dos arcos de ilha.
Arco anterior : esta região compreende a trincheira, o prisma de acréscimo e a bacia do arco anterior. Uma saliência da trincheira no lado oceânico do sistema está presente (Barbados nas Pequenas Antilhas é um exemplo). A bacia do arco anterior se forma entre a crista do arco anterior e o arco da ilha; é uma região de sedimentação plana imperturbada.
Trincheiras : são as características mais profundas das bacias oceânicas; a mais profunda é a trincheira de Mariana (aproximadamente 11.000 m ou 36.000 pés). Eles são formados pela flexão da litosfera oceânica, desenvolvendo-se no lado do oceano em arcos insulares.
Bacia do arco posterior : Eles também são chamados de mares marginais e são formados no lado interno côncavo dos arcos da ilha delimitados por cristas do arco posterior. Eles se desenvolvem em resposta à tectônica tensional devido à ruptura de um arco de ilha existente.
Zona Benioff ou zona Wadati-Benioff : Este é um plano que mergulha sob a placa superior onde ocorre uma intensa atividade vulcânica, que é definida pela localização de eventos sísmicos abaixo do arco. Terremotos ocorrem de perto da superfície até ~ 660 km de profundidade. O mergulho das zonas Benioff varia de 30 ° a quase vertical.
Uma bacia oceânica pode ser formada entre a margem continental e os arcos da ilha no lado côncavo do arco. Essas bacias possuem uma crosta oceânica ou intermediária entre a crosta oceânica normal e a típica dos continentes; o fluxo de calor nas bacias é maior do que em áreas continentais ou oceânicas normais.
Alguns arcos, como as Aleutas, passam lateralmente para a plataforma continental no lado côncavo do arco, enquanto a maioria dos arcos são separados da crosta continental.
O movimento entre duas placas litosféricas explica as principais características dos arcos de ilha ativos. O arco da ilha e a pequena bacia oceânica estão situados na placa sobrejacente que encontra a placa descendente contendo a crosta oceânica normal ao longo da zona de Benioff. A curva acentuada da placa oceânica para baixo produz uma trincheira.
Rochas vulcânicas no arco da ilha
Geralmente, há três séries vulcânicas a partir das quais os tipos de rocha vulcânica que ocorrem em arcos de ilha são formados:
- Os toleíticos séries - andesitos basálticos e andesitos .
- A série calc-alcalina - andesitas.
- A série alcalina - subgrupos de basaltos alcalinos e as raras lavas portadoras de potássio muito altas (isto é, shoshoníticas ).
Esta série vulcânica está relacionada à idade da zona de subducção e à profundidade. A série do magma toleítico está bem representada acima das zonas de subducção formadas por magma de relativa profundidade rasa. As séries cálcio-alcalina e alcalina são vistas em zonas de subducção maduras e estão relacionadas ao magma de maiores profundidades. Andesito e andesito basáltico são as rochas vulcânicas mais abundantes no arco da ilha, o que é indicativo dos magmas cálcio-alcalinos. Alguns arcos de ilha distribuíram séries vulcânicas, como pode ser visto no sistema de arco de ilha do Japão, onde as rochas vulcânicas mudam de toleiita - cálcio-alcalina - alcalina com o aumento da distância da trincheira.
Vários processos estão envolvidos no magmatismo de arco, o que dá origem ao grande espectro de composição rochosa encontrado. Esses processos são, mas não se limitam a, mistura de magma, fracionamento, variações na profundidade e grau de fusão parcial e assimilação. Portanto, as três séries vulcânicas resultam em uma ampla gama de composição de rochas e não correspondem a tipos de magma absolutos ou regiões de origem.
Lista de arcos de ilha modernos
Exemplos de arcos de ilhas antigas
Restos de antigos arcos de ilha foram identificados em alguns locais. A tabela abaixo menciona uma seleção deles.
Arco da ilha | País | Destino |
---|---|---|
Chaitenia | Chile, Argentina | Acreditada na Patagônia no Devoniano . |
Ilhas Insulares | Canadá, Estados Unidos | Acreditada na América do Norte no Cretáceo . |
Ilhas intermontanas | Canadá, Estados Unidos | Acreditada na América do Norte no Jurássico . |