Üçlü eklem

Üçlü eklem ya da üçlü kavşak, üç tektonik plakanın sınırlarının buluştuğu noktadır. Üçlü kavşakta, üç sınırın her biri üç tipten biri olacaktır - sırt (R), çukur (T) veya transform fay (F) - ve üçlü kavşaklar, içlerinde birleşen plaka marjı tiplerine göre tanımlanabilir. (Örneğin Fay-Fay-Çukur, Sırt-Sırt-Sırt veya kısaltılmış FFT, RRR). On olası üçlü bağlantı türünden yalnızca birkaçı zaman içinde kararlıdır (bu bağlamda 'kararlı', üçlü bağlantının geometrik konfigürasyonunun jeolojik zaman içinde değişmeyeceği anlamına gelir). Dört veya daha fazla plakanın bir araya gelmesi de teorik olarak mümkündür, ancak bağlantı noktaları yalnızca anlık olarak var olacaktır.

Ana tektonik plaka sınırları – sırt (kırmızı), çukur (yeşil), fay (siyah) – ve karşılık gelen üçlü kavşaklar (sarı noktalar)

Tarihi

Üçlü kavşak konseptini detaylandıran ilk bilimsel makale, 1969'da Dan McKenzie ve W. Jason Morgan tarafından yayınlanmıştır. Terim geleneksel olarak üç farklı sınırın veya yayılan sırtın kesişimi için kullanılmıştır. Bu üç farklı sınır ideal olarak 120°'ye yakın açılarda buluşur.

Levha tektoniği teorisinde, bir kıtanın parçalanması sırasında, merkezi bir noktadan (üçlü kavşak) yayılan üç farklı sınır oluşur. Bu farklı levha sınırlarından biri başarısız olur (bkz. aulacogen) ve diğer ikisi bir okyanus oluşturmak üzere yayılmaya devam eder. Güney Atlas Okyanusu'nun açılması, Güney Amerika ve Afrika kıtalarının güneyinden başlayarak bugünkü Gine Körfezi'nde üçlü bir kavşağa ulaşarak batıya doğru devam etti. Kuzey Doğu yönlü Benue Çukuru, bu kavşağın arızalı koludur.

O zamandan beri, üçlü kavşak terimi, üç tektonik plakanın buluştuğu herhangi bir noktayı ifade etmeye başlamıştır.

Tanım

Üçlü kavşakların özellikleri, levhaların sert olduğu ve Dünya yüzeyi üzerinde hareket ettiği tamamen kinematik bakış açısından en kolay şekilde anlaşılır. Gerçekten Dünya'nın içi veya kabuğun jeolojik ayrıntıları hakkında hiçbir bilgiye ihtiyaç duyulmaz. Başka bir yararlı basitleştirme, düz bir Dünya üzerindeki üçlü bağlantıların kinematiğinin, bir kürenin yüzeyindekilerle esasen aynı olmasıdır. Bir küre üzerinde levha hareketleri, Euler Kutupları etrafındaki göreli dönüşler olarak tanımlanır (bkz. Levha rekonstrüksiyonu) ve bir levha sınırı boyunca her noktadaki göreli hareket bu dönüşten hesaplanabilir. Ancak üçlü kavşağın etrafındaki alan yeterince küçüktür (kürenin boyutuna göre) ve (genellikle) dönme kutbundan yeterince uzaktır ki, bir sınır boyunca göreli hareketin bu sınır boyunca sabit olduğu varsayılabilir. Bu nedenle, üçlü bağlantıların analizi genellikle vektörlerle tanımlanan hareketlerle düz bir yüzey üzerinde yapılabilir.

Kararlılık

Üçlü kavşaklar, jeolojik ayrıntılar kullanılmadan, ancak yalnızca ilgili sırtların, çukurların ve Transform faylarının özellikleri tanımlanarak, bazı basitleştirici varsayımlar yapılarak ve basit hız hesaplamaları uygulanarak tanımlanabilir ve kararlılıkları değerlendirilebilir. Bu değerlendirme, varsayımların ve tanımların geniş ölçüde gerçek Dünya için geçerli olması koşuluyla, çoğu gerçek üçlü kavşak ayarına genellenebilir.

Kararlı bir bağlantı, ilgili plakalar hareket ettikçe bağlantının geometrisinin zamanla korunduğu bağlantıdır. Bu, bağıl hızlara ve plaka sınır yönüne kısıtlamalar getirir. Kararsız bir üçlü kavşak, ya başka bir üçlü kavşak formu haline gelmek için zamanla değişecektir (RRF kavşakları kolayca FFR kavşaklarına dönüşür), geometriyi değiştirir ya da basitçe uygulanabilir değildir (FFF kavşaklarında olduğu gibi). Bir FFF kavşağının doğal istikrarsızlığının, yaklaşık 190 milyon yıl önce Pasifik Plakasının oluşumuna neden olduğuna inanılır.

Levhaların sert ve Dünya'nın küresel olduğunu varsayarak, Leonhard Euler'in bir küre üzerindeki hareket teoremi, stabilite değerlendirmesini etkileşen levhaların sınırlarını ve göreli hareketlerini belirlemeye indirgemek için kullanılabilir. Katı varsayım, okyanus kabuğu durumunda çok iyi bir şekilde geçerlidir ve Dünya'nın ekvator ve kutuplardaki yarıçapı yalnızca kabaca 300'de bir faktör kadar değişir, bu nedenle Dünya bir küreye çok iyi yaklaşır.

McKenzie ve Morgan ilk olarak, plakaların hareketlerini tanımlayan Euler kutuplarının düz bir yüzey üzerinde düz çizgi hareketine yaklaştıkları şeklindeki ek varsayımla bu varsayımları kullanarak üçlü bağlantıların kararlılığını analiz ettiler. Bu basitleştirme, Euler kutupları ilgili üçlü kavşaktan uzakta olduğunda geçerlidir. R, T ve F için kullandıkları tanımlar şu şekildedir:

• R – her iki taraftaki plakaların göreli hızına simetrik ve dik olarak litosfer oluşturan yapılar (bu her zaman geçerli değildir, örneğin Aden Körfezi için).
• T – litosferi yalnızca bir taraftan tüketen yapılar. Bağıl hız vektörü plaka sınırına eğik olabilir.
• F – kayma vektörüne paralel aktif faylar .

Kararlılık kriterleri

A, B ve C plakaları arasında üçlü bağlantı olması için aşağıdaki koşul sağlanmalıdır:

_A v _B + _B v _C + _C v _A = 0

burada _A v _B, B'nin A'ya göre göreli hareketidir.

Bu koşul, AB, BC ve CA uzunluklarının sırasıyla _A v _B, _B v _C ve _C v _A hızlarıyla orantılı olduğu bir ABC hız üçgeni oluşturarak hız uzayında temsil edilebilir.

Üçlü bağlantının istikrarlı bir şekilde var olması için başka koşulların da karşılanması gerekir - plakalar, bireysel geometrilerini değişmeden bırakacak şekilde hareket etmelidir. Alternatif olarak, üçlü bağlantı, ilgili plaka sınırlarının üçünde de kalacak şekilde hareket etmelidir.

McKenzie ve Morgan, bu kriterlerin aynı hız uzayı diyagramlarında aşağıdaki şekilde temsil edilebileceğini göstermiştir. ab, bc ve ca doğruları hız uzayında AB, BC ve CA'nın geometrisini değişmeden bırakacak noktaları birleştirir. Bu çizgiler, hız uzayında bir gözlemcinin verilen hızda hareket edebileceği ve yine de plaka sınırında kalabileceği noktaları birleştiren çizgilerle aynıdır. Bunlar hız üçgenini içeren diyagrama çizildiğinde, üçlü bağlantının kararlı bir şekilde var olabilmesi için bu çizgilerin tek bir noktada buluşabilmesi gerekir.

Bu çizgiler zorunlu olarak levha sınırlarına paraleldir, çünkü levha sınırları üzerinde kalmak için gözlemci ya levha sınırı boyunca hareket etmeli veya levha üzerinde sabit kalmalıdır.

• Bir sırt için, çizilen çizgi, sırtın ortasında kalması için göreli hareket vektörünün dikey açıortayı olmalıdır, bir gözlemci her iki taraftaki plakaların göreli hızlarının yarısında hareket etmek zorunda kalır, ancak aynı zamanda dik bir yönde de hareket edebilir. plaka sınırı.
• Bir Transform fayı için, hareketin tamamı sınır yönüne paralel olduğundan, çizgi bağıl hareket vektörüne paralel olmalıdır ve bu nedenle, A ve B plakalarını ayıran bir tarnsform fayı için ab çizgisi AB boyunca uzanmalıdır.
• Bir gözlemcinin çukur sınırında kalması için hendeğin doğrultusu boyunca yürümesi, ancak üstteki levhada kalması gerekir. Bu nedenle, çizilen çizgi, plaka sınırına paralel olacak, ancak hız uzayında üstteki plaka tarafından işgal edilen noktadan geçecektir.

Bu çizgilerin birleştiği nokta olan J, üçlü kavşağın Dünya'ya göre genel hareketini verir.

Bu kriterleri kullanarak, FFF üçlü bağlantısının neden kararlı olmadığı kolayca gösterilebilir: Bir üçgenin kenarları boyunca uzanan üç çizginin bir noktada buluşabileceği tek durum, üçgenin kenar uzunluklarının sıfır olduğu önemsiz durumdur. plakalar arasındaki bağıl hareketi sıfıra indirir. Bu değerlendirmenin amacı için arızaların aktif olması gerektiğinden, bir FFF bağlantısı asla kararlı olamaz.

Türleri

McKenzie ve Morgan, teorik olarak mümkün olan 16 tip üçlü kavşak olduğunu belirlediler, ancak bunların birçoğu spekülatif ve Dünya'da mutlaka görülmedi. Bu kavşaklar, ilk olarak, örneğin RRR, TTR, RRT, FFT vb. gibi buluşan levha sınırlarının tiplerine göre ve ikinci olarak ilgili levhaların göreli hareket yönlerine göre sınıflandırıldı. RRR gibi bazı konfigürasyonlar yalnızca bir dizi göreli harekete sahip olabilirken, TTT bağlantıları TTT(a) ve TTT(b) olarak sınıflandırılabilir. Hareket yönündeki bu farklılıklar stabilite kriterlerini etkiler.

McKenzie ve Morgan, bu 14 tanesinin FFF ve RRF konfigürasyonları ile kararlı olduğunu iddia ettiler, ancak York daha sonra RRF konfigürasyonunun belirli koşullar altında kararlı olabileceğini gösterdi.

Sırt-Sırt-Sırt bağlantıları

Doğu Afrika'daki Afar Üçgeninin bir haritası, bir RRR kavşağı örneği ve Dünya'da deniz seviyesinden görülebilen tek üçlü kavşak.

Bir RRR kavşağı, bu tanımlar kullanılarak her zaman kararlıdır ve bu nedenle Dünya'da çok yaygındır, ancak jeolojik anlamda sırt yayılması genellikle bir yönde kesilerek yenilmiş bir rift bölgesi bırakır. Bunların hem şimdi hem de jeolojik geçmişte mevcut olan birçok örneği vardır, örneğin Atlantik Ortası Sırtı'nı oluşturmak için Kuzey ve Güney'e yayılan sırtlarla Güney Atlantik açıklığı ve Afrika'nın Nijer Deltası bölgesinde ilişkili bir aulacogen . 120°'de üç kırık boyunca riftleşme, bir kürenin yüzeyindeki yükselmeden kaynaklanan gerilimleri azaltmanın en iyi yolu olduğundan, RRR bağlantıları da yaygındır; Dünya'da buna benzer streslerin, kıtalarda riftleşmeyi başlattığı düşünülen manto Sıcak noktalarından kaynaklandığına inanılıyor.

RRR bağlantılarının stabilitesi aşağıda gösterilmiştir - bir üçgenin kenarlarının dik açıortayları her zaman tek bir noktada buluştuğundan, ab, bc ve ca doğruları bağıl hızlardan bağımsız olarak her zaman buluşabilir.

Sırt-Çukur-Fay Birleşimleri

RTF kavşakları daha az yaygındır, bu türden dengesiz bir kavşağın (bir RTF(a)) Doğu Pasifik Yükselişinin şu anda San Andreas Fay bölgesi ile buluştuğu Kaliforniya Körfezi'nin ağzında kabaca 12 Ma'da var olduğu düşünülmektedir. Guadeloupe ve Fallaron mikroplakaları daha önce Kuzey Amerika levhası altına dalıyordu ve bu sınırın kuzey ucu San Andreas Fayı ile buluşuyordu. Bu yitim için malzeme, açmanın batısına hafifçe kaydırılan modern Doğu Pasifik Yükselişi'ne eşdeğer bir sırt tarafından sağlandı. Sırtın kendisi batarken, anlık olarak bir RTF üçlü bağlantısı mevcuttu, ancak sırtın batması, dalan litosferin zayıflamasına ve üçlü bağlantı noktasından "yırtılmasına" neden oldu. Bu litosferin ayrılmasından kaynaklanan levha çekme kaybı, RTF kavşağını sonlandırarak günümüz sırt-fay sistemini ortaya çıkardı. Ab hız uzayı C'deki noktadan geçiyorsa veya ac ve bc doğrusal ise, bir RTF(a) kararlıdır.

Çukur-Çukur-Çukur birleşim yerleri

Bir TTT(a) kavşağı, Orta Japonya'da, Avrasya levhasının Filipin ve Pasifik levhalarını geçersiz kıldığı ve Filipin levhasının da Pasifik levhasını geçersiz kıldığı yerde bulunabilir. Burada Japonya Çukuru, Ryukyu ve Bonin yaylarını oluşturmak için etkili bir şekilde kollara ayrılıyor. Bu tip bağlantı için kararlılık kriteri, ya ab ve ac'nin düz bir çizgi oluşturması ya da bc çizgisinin CA'ya paralel olmasıdır.

Örnekler

Kuzey Amerika Plakası, Explorer Plakası ve Juan de Fuca'nın üçlü kavşağında Nootka Fayı

• Kızıldeniz, Aden Körfezi ve Afar Üçgeni merkezli Doğu Afrika Rifti kavşağı (Afar Üçlü Kavşak), deniz seviyesinin üzerindeki tek Ridge-Ridge-Ridge (RRR) üçlü kavşağıdır.
• Rodrigues Üçlü Kavşağı, Afrika, Hint-Avustralya ve Antarktika Levhalarının buluştuğu güney Hint Okyanusunda bir RRR üçlü kavşağıdır.
• Galapagos Üçlü Kavşağı, Nazca, Cocos ve Pacific Plates'in buluştuğu bir RRR üçlü kavşağıdır. Doğu Pasifik Yükselişi bu kavşaktan kuzeye ve güneye uzanır ve Galapagos Yükselişi doğuya gider. Bu örnek, üçlü kavşağın hemen güneydoğusunda yükselen ayrı bir küçük plaka olan Galapagos Mikro Plakası tarafından daha karmaşık hale getirilmiştir.
• Chiapas, Guatemala, Kuzey Amerika ve Pasifik'in birleştiği ve her hafta küçük depremlerin meydana geldiği Tapachula açıklarında. Bu, Cocos plakası tarafından doğuya doğru itilir.
• Kuzey Amerika'nın batı kıyısında, Mendocino Burnu açıklarında bir başka dengesiz üçlü kavşak var. Güneyde, doğrultu atımlı bir fay ve dönüşüm levhası sınırı olan San Andreas Fayı, Pasifik levhası ile Kuzey Amerika levhasını ayırır. Kuzeyde, Juan de Fuca Plakasının Gorda Plakası olarak adlandırılan bir bölümünün Kuzey Amerika Plakasının altına dalarak bir Çukur (T) oluşturduğu Cascadia yitim bölgesi yer alır. Başka bir dönüşüm hatası olan Mendocino Fayı (F), Pasifik Plakası ile Gorda Plakası arasındaki sınır boyunca uzanır. Üçünün kesiştiği yer, sismik olarak aktif olan FFT Mendocino Üçlü Kavşaktır .
• Amurian Plakası, Okhotsk Plakası ve Filipin Denizi Plakası, Japonya'da Fuji Dağı yakınında buluşuyor. (bkz. Fuji Dağı'nın Jeolojisi)
• Azor Üçlü Kavşağı, üç tektonik plakanın sınırlarının kesiştiği jeolojik bir üçlü kavşaktır: Kuzey Amerika Plakası, Avrasya Plakası ve Afrika Plakası, RRR.
• Japonya açıklarındaki Boso Üçlü Kavşağı, Okhotsk Plakası, Pasifik Plakası ve Filipin Denizi Plakası arasındaki bir TTT üçlü kavşağıdır.
• Kuzey Denizi, Paleozoyik çağın üç eski kıtasal levhasının soyu tükenmiş üçlü kavşağında yer almaktadır: Avalonya, Laurentia ve Baltica.
• Güney Grönland Üçlü Kavşağı, Paleojen sırasında Avrasya, Grönland ve Kuzey Amerika plakalarının ayrıldığı bir RRR üçlü kavşağıydı.
• Şili Üçlü Kavşağı, Güney Amerika levhası, Nazca levhası ve Antarktika levhası buluştuğu yerdir.

Konuyla ilgili yayınlar

• Oreskes, Naomi, ed., 2003, Plate Tectonics: an Insider's History of the Modern Theory of the Earth, Westview Press, 0-8133-4132-9