Modely subdukce litosféry v regionálním měřítku

Abstract

Procesy na subdukčných zónach sú kľúčové pre dynamiku litosférických dosiek a konvektívne tečenie v zemskom plášti. Proces subdukcie je ovplyvňovaný kombináciou množstva parametrov a neexistuje jednoduchý všeobecný vzťah medzi výslednou geometriou a deformáciou dosky a zvoleným subdukčným parametrom. V predloženej práci uskutočňujeme parametrickú štúdiu procesu subdukcie na dvojrozmernom modeli s kompozitnou reológiou zahrňujúcou lineárne newtonovské tečenie, mocninné tečenie a limitor napätia, prípadne Peierlsovo tečenie. Oddelenie subdukujúcej a nadložnej dosky v našom modeli je zabezpečené vrstvou nízkoviskózneho materiálu. Zaujíma nás predovšetkým, aký vplyv má oblasť kontaktu subdukujúcej a nadložnej dosky na geometriu dosky vo vrchnom plášti. Sledujeme tiež vplyv hraničnej podmienky a reologických parametrov subdukujúcej dosky. Výsledky z modelov aplikujeme na subdukčnú oblasť Kermadec. Ukazujeme, že z hľadiska morfológie a rýchlosti dosky pozorovaniam najlepšie zodpovedá model s viskozitou kôry 1020 Pa.s, limitom napätia 108 Pa a s nárastom viskozity o faktor 10 v hĺbke 660 km.

Processes within subduction zones have major influence on the plate dynamics and mantle convection. Subduction process is influenced by a combination of many parameters and there is no simple global relationship between the resulting slab geometry and deformation and any specic subduction parameter. In the present work we perform a parametric study of the slab dynamics in a two-dimensional model with composite rheology including diffusion creep, dislocation creep and stress limiting rheology or Peierls creep. In our model, the separation of the subducting and overriding plates is ensured by a layer of a low viscosity material. We are particularly interested in the effect of the contact of subducting and overriding plate on the plate geometry in the upper mantle. We also study the influence of a surface boundary condition and the rheologic parameters of the plate. Model results are applied to the Kermadec subduction zone. We show that the model that best fits the observed morphology and plate velocities is the model with viscosity of crust of 1020 Pa.s, yield stress of 108 Pa and with a viscosity jump by a factor of 10 at the depth of 660 km.