Lez. 18. Magini di Collisione

“It is not the mountain
we conquer, but
ourselves”
May 29, 1953
TETTONICA
MARGINI COLLISIONALI
Prof. Luigi Ferranti
DiSTAR - Università di Napoli ‘Federico II’
Classificazione dei Margini di collisione
Fasce ofiolitiche, suture e collisioni
Le ofioliti marcano le zone di sutura e dunque le collisioni e le orogenesi
Collisioni e slab detachment
•Il passaggio da subduzione a collisione si ha quando lo spessore delle placche
convergenti è ≥15 km (continenti, margini, plateaux oceanici) e la larghezza è ≥100
km.
•In tali condizioni infatti la subduzione si arresta
•Si può avere il detachment della placca subdotta, che causa la riorganizzazione
della geometria del margine
Collisioni arco-arco:
Vanuatu
•Prima del Pliocene la
placca Pacifica veniva
subdotta verso SW
•La collisione del
plateau di OntongJava ha causato una
inversione della
subduzione.
•L’antico avanarco è
ora un retroarco
Collisione arco-arco: accrezione del
plateau di Ontong-Java
(Mann & Taira, 2004)
Collisione arco-continente (Nuova Guinea)
Pacifico
Australia
Pacifico
Pacifico
Australia
Australia
•Collisione recente tra Australia e Pacifico, marcata da un indenter del margine australiano
(margine basamento Paleozoico).
•L’antico e disattivato arco insulare (fascia ofiolitica) sovrascorre sul margine continentale.
•La collisione in atto si accompagna a una inversione nella polarità della subduzione da E a W
fuori dalla zona di collisione
Gli archi e i plateau oceanici che non vengono subdotti si
accrescono ai continenti (“accreted terranes”)
Suspect (exotic) Terranes
in Western North America
Island arcs,
oceanic plateaus,
oceanic crust, &
marine
sedimentary rocks
Analisi dei Terrane
Tectonostratigraphic terrane:
A fault-bounded package of rocks of regional extent
characterized by a geologic history which differs from that
of neighboring terranes
time
Distinct basement and stratigraphic histories prior to
docking/accretion dated by overlap sequence and stitching
plutons.
Moores & Twiss, 1995
Collisione
continentecontinente
Subduzione
Sutura
Foreland thrusting
Retro-arc thrusting
Collisione
Collisione continentale
localizzata: Zagros
Collisione continentale diffusa: Asia Centrale
Distribuzione della deformazione
Studi strutturali, geodesia e sismicità confermano che la deformazione non è
concentrata al fronte dell’Himalaya ma distribuita su un area di oltre 3000 km.
Velocità GPS velocities rispetto a Eurasia stabile
•Il campo di strain superficiale (GPS) varia in continuo (alla scala ≥100km)
•Ciò suggerisce che la deformazione di crosta e mantello è essenzialmente continua e
diffusa su un area ampia
Wang et al., Science, 2001
Migrazione dell’India e
collisione India-Asia
-68-57 Ma: migrazione verso N dell’ India
(accrezione di terrane mesozoici);
-57 Ma: collisione iniziale fra Asia e“Greater
India” (il margine continentale esteso fino a
1000 km N dell’India attuale);
-20 Ma: inizio del rallentamento della
convergenza (deformazione diffusa)
Molnar & Stock, Tectonics, 2009
Struttura e sismicità del fronte dell’Himalaya
(Molnar, 1990).
•La zona di sutura è verticalizzata (invece di orizzontale)
•I thrust più antichi sono piegati da quelli più giovani.
•Lo scollamento basale si propaga al fronte del Lesser Himalaya e nella piana dell’Indo
•Gli assi divengono più inclinati sotto il Grande Himalaya (rampa litosferica)
•Nella placca indiana vi sono terremoti estensionali da bending
Il fronte dell’Himalaya
I picchi nella velocità verticale, nella microsismicità e nel rilievo coincidono
tra loro e con il fronte himalayoano
Rotture di grandi terremoti al fronte dell’Himalaya
Earth’s largest earthquake hazard: the Himalayan megathrust: expect 500k–1M deaths
Bilham-Gaur-Molnar, Science, 2001
visit www.geohaz.org
View from India: accretionary prism thrusts, suture zone & superposed N-S trending rifts
Deformazione continentale: continua o a blocchi?
Modelli cinematici alternativi
della deformazione
continentale:
EQUIPE
TAPPONNIER
ENGLAND,
MOLNAR
HOLT, HAINES,
SILVER…
GPS velocities with respect to stable Eurasia
Zhang et al., Geology, 2004
Ripartizione della deformazione tra thrust, faglie normali e faglie trascorrenti
c.
c.
c.
c.
20 mm/a di raccorciamento ortogonale al fronte
10 mm/a di estensione E-W in Tibet meridionale
20-30 mm/a trascorrenza sx sull’Altin Tagh
10-20 mm/a raccorciamento in Tien Shan
(Larson et al., 1997)
NW Himalaya: partitioning into thrusts and strike-slip faults
Le sintassi Himalayane
Limitano l’indenter indiano
presente nel Footwall della
collisione
SE Tibet: Lateral escape;
extrusion
Crustal flow
Sichuan Province, Four Rivers:
Salween, Mekong, Yangtze, Yalong
Their drainage basins are highly attenuated due to
large-scale, right-lateral shear caused by northward
motion of the Himalayan syntaxis; they incise deep
bedrock gorges (≤3km deep) into an uplifting older
low-relief surface.
Collisione IndiaAsia ed estrusione
dell’Indocina
•Le faglie dell’Altyn Tagh, del
Fiume Rosso, e delle AndamaneSumatra guidano l’espulsione dei
grandi blocchi continentali cinese e
indocinese (Sundaland).
•Nelle zone interne le trascorrenti
continentali sono legate a faglie
estensionali N-S.
•Estrusione incipiente della Siberia
orientale potrebbe esserci a E del
Baikal.
Molnar & Tapponier, 1976
Modellizzazione numerica di un indenter
rigido con estrusione omolaterale
Campo di dislocazione per un
indenter quadrato e zona di
collisione lineare
Campo di dislocazione per un
indenter triangolare e zona di
collisione non-planare
Modellizzazione analogica di un
indenter rigido con estrusione
omolaterale
•Le faglie di prima generazione si disattivano
progressivamente col procedere dell’estrusione.
•Le faglie modellate corrispondono bene a quelle
reali
Molnar & Tapponier, 1976