Hvad er subduktion?
I geologiske termer er subduktion virkningen af en tektonisk plade, som bevæger sig under en anden tektonisk plade ved deres konvergerende grænse. Når den subducerende plade bevæger sig under dens nabo-tektoniske plade, skubber tyngdekraften den længere nede og ind i jordens kappelag. Mantellaget er varmere end skorpen, selv om det generelt findes i en fast tilstand, og tillader, at den subducerende plade synker ved vinkler mellem 25 og 45 grader. Den nøjagtige vinkel på subduktionen afhænger af underudføringspladens alder; ældre plader falder i skarpere vinkel. De varmere temperaturer og det øgede tryk, der findes på disse dybder, forårsager basaltsten i sinkpladen, også betegnet som en plade, til morph i eclogit rock.
Subduktion opstår meget langsomt. Faktisk har geologerne identificeret den gennemsnitlige konvergensmængde mellem 2 og 8 centimeter om året. Denne hastighed er langsom nok til, at subduktion ofte går ubemærket. Selvom tektoniske plader kan være oceaniske eller kontinentale, forekommer subduktionsvirkningen (glidende under en anden plade) kun oceaniske plader. Når to kontinentale plader kolliderer, er resultatet en opadgående bevægelse af rock og andet materiale. Mange bjergkæder rundt om i verden blev skabt på denne måde. Det sted, hvor undertrykkelse har fundet sted, resulterer imidlertid ikke i dannelsen af bjerge. Dette sted er kendt som en subduktionszone. Subduktionsprocessen krediteres med at være den eneste, største bidragyder bag teorien om pladetektonik.
Hvorfor sker subduktion?
Som tidligere nævnt er en oceanisk plade den eneste tektoniske plade, der faktisk oplever undertrykkelse eller nedadgående bevægelse. Hvorfor opstår netop denne geologiske proces? At vide, hvad subduktion er, forklarer ikke, hvorfor det sker. Geologer forklarer, at subduktion opstår til oceaniske plader fordi de er tættere og køligere end kontinentale plader. Hvis subduktionen forekommer mellem to oceaniske plader, er den den ældre plade, som vil bevæge sig under den yngre tektoniske plade. Årsagen til dette er, at oceaniske plader, også kendt som den oceaniske litosfære, begynder som tynde og varme dele af jorden. Over tid flyttes disse plader gradvist væk fra mid-ocean-ryggen, hvor de blev født. Denne bevægelse får den samlede temperatur af den oceaniske litosfære til at falde, hvilket tjener til at størkne materiale fundet på undersiden af pladen. Denne størkningsproces får den resulterende faste sten til at krympe (sammenlignet med dens oprindelige størrelse når den er flydende), hvilket fører til dens forøgede tæthed. Denne tæthed får pladen til at synke under kontinentale plader eller yngre, mindre tætte, oceaniske plader. Selv om denne proces generelt tilskrives bevægelsen af tektoniske plader, har nogle geologer teoretiseret, at meget gamle plader kan synke hurtigt og uden varsel i betragtning af deres betydeligt tættere tilstand.
Effekter af subduktionsprocessen
Jordskælvsaktivitet
Bevægelsen af kontinentale og oceaniske plader går ikke ubemærket på jordens overflade. Forklaringen på subduktion muliggør måske processen ret jævn, med en plade langsomt synker og falder ned i mantellaget nedenfor. De fleste forskere beskriver imidlertid subduktion som en grov, skrabende aktivitet, som er kendetegnet ved høje mængder friktion som de to plader gnider forbi hinanden. Når den underførende plade bevæger sig under den mindre tætte plade, kan nogle af dens stykker blive fanget på den øvre plade. Denne hindring resulterer i brugt energi, der kun kan frigives på en måde: jordskælv.
Fordi subduktion sker langs meget lange pladegrænser, øges potentialet for et meget stærkt jordskælv. Faktisk er de største jordskælv, der nogensinde er registreret, alle forekommet ved subduktionszoner. Nogle eksempler på dette er det store chilenske jordskælv af 1960 (en størrelsesorden 9.5), det Indiske Ocean jordskælv af 2004 (en størrelse mellem 9.1 og 9.3) og det japanske Tohoku jordskælv af 2011 (en størrelsesorden mellem 9 og 9.1) .
Årsagen til disse ekstreme jordskælvsstørrelser er udelukkende tilskrevet størrelsen af fejllinjen. Forskere har bekræftet en positiv sammenhæng mellem størrelsen af en fejllinje og størrelsen af et jordskælv. Nogle af de største fejllinjer (med både bredde og længde) i verden er placeret ved subduktionszoner. Mindre plademrænser genererer typisk mindre tremor.
Vulkansk aktivitet
En anden bivirkning af subduktionsprocessen er dannelsen af vulkaner, såvel som øget vulkansk aktivitet over subduktionszoner. Disse subduktionszone-skabte vulkaner forekommer i en af to formationer: øenbue eller kontinentalbue. En øbue resulterer, når en oceanisk plade bevæger sig under en anden oceanisk plade. En kontinental bue resulterer, når en oceanisk plade bevæger sig under en kontinental plade.
Vulkaner og vulkansk aktivitet forekommer ofte som følge af subduktionsprocessen, fordi den subducerende plade frigiver væsker, når den bevæger sig ind i ekstreme temperaturer af mantellaget. Disse ekstremt varme væsker, der primært består af kuldioxid og havvand, smelter effektivt pladen, der har været på toppen. Dette smeltede materiale er kendt som magma eller lava.
Tre fjerdedele af den vulkanske aktivitet på jorden er begrænset til et område kendt som Stillehavsringen af ild. Denne ring bevæger sig langs den vestlige kystlinie i Amerika og langs de østlige kystlinjer i Asien og Stillehavsøerne, der danner en opadgående u-form. Geologer stole på denne zone for at udtrække værdifulde oplysninger om forbindelsen mellem subduktionszoner, vulkaner og jordskælv.
Tsunamier
Ud over jordskælv og vulkansk aktivitet krediteres processen med subduktion også med at forårsage alvorlige tsunamier rundt om i verden. Tsunamier, store og farlige bølger, er resultatet af jordskælv (og anden geologisk aktivitet) på eller nær kyster. Fordi subduktionszoner typisk er placeret langs kyster, forårsager de resulterende jordskælv forårsaget af den tektoniske pladebevægelse ofte tsunamibølger til at hærge kystmiljøer og byområder. Denne bølgeaktivitet opstår, fordi jordskælv forårsager jordskorpen at snappe og rebound. Denne pludselige bevægelse på havbunden resulterer i fordrevne vand, der bevæger sig mod kysten i ekstremt høje og lange bølger. Tsunamier kan forekomme i løbet af blot få minutter eller endda timer, da det fordrevne vand skynder sig på nærliggende land. Denne bølgeaktivitet kan forekomme i timer efter, at der er registreret et jordskælv med subduktionszone.
