Aula 4 - Tectonica De Placas -rifting

II. Tipos de limites de placas

• divergente: Cadeias Meso  Oceânicas

• convergente: Zonas colisionais  Arcos vulcânicos • Transformante:Falha de San  Andreas  Falha Alpine, N.Z.

A. Limites Divergentes Usualmente inicia­se dentro de 

continentes como hot spot  atravessando a crosta e  eventualmente cresce para formar  uma bacia oceânica

Dois tipos de margens divergentes Mid Ocean Ridges (MOR) Continental Rift Valleys

Feições de Dorsais Meso-Oceânicas • Vale de abertura central (tamanho é  inversamente proporcional a razão de  expansão) • Região de alto fluxo de calor Terremotos rasos • Vulcanismo basaltico quase exclusivo

Terremotos associados com margens Divergentes

Rifting e expansão do fundo oceânico ao longo da cadeia Meso Atlântica Peter W. Sloss, NOAA-NESDIS-NGDC

Rifting and Seafloor Spreading

Feições de Rift Continental

• East Africa, Rio Grande rift

• Início da formação de um oceano (pode  não evoluir tanto) • Rifting inicia­se com uma junção tríplice  (Dois centros de expansãp se juntam  para formar uma bacia oceânica). • Tipos de Rochas: basaltos e arenitos

Hot Spot induz rifting • Hot spot “atravessa” a crosta -> 3 braços de um rift • Divergência inicia-se • 2 braços são ativos 1 braço não é ativo • Oceano Linear se desenvolve

Inserção de um Rifting alongo do East African Rift System

Peter W. Sloss, NOAA-NESDIS-NGDC

Inserção de um Rifting dentro de um Continente

Nile Delta

Gulf of Suez

Gulf of ‘Aqaba

Red Sea Earth Satellite Corp.

O Golfo da California Formado pelo Rifting da Baja California para o Mexico Worldsat International/Photo Researchers

Rifte • Falhas normais que delimitam bloco central abatido em relação aos blocos laterais • Tectônica extensional

Mar Vermelho – proto oceano

Área da Terra tem superfície constante

Cadeia meso-oceânica • Rifte central • Cadeia de vulcões • Formação de crosta oceânica • Descoberto pelas anomalias magnéticas • Terremotos rasos

Lavas almofadadas

Suite de Ofiolito Idealizado- Crosta oceânica Sedimentos de Mar Profundo

Pillow basaltos

Gabbro

Peridotito

Modelo para Formação de crosta oceânica em Cadeias Meso-Oceânicas

A crescimento de bacia oceânica 1

Idade de Bacias Oceânicas

After map by Sclater & Meinke

Cadeias Meso-Oceânicas • Characterizadas por; • Uma cadeia de montanhas • Falhamentos normais espaçados • Fluxo Mantélico abaixo da crosta • Basalto de fundo oceânico são formados preenchendo as fraturas http://rblewis.net/technology/EDU506/WebQuests/quake/normalfault.gif

Bathymetry of the Atlantic Ocean

Abyssal Plain Passive Margin

Abyssal Plain MOR

Passive Margin

Fundo Oceânico formado nas Dorsais • Formando por camadas de rochas basalticas saindo do meio da cadeia. A expansão do fundo oceânico ocorre em zonas estreitas, chamadas de rift zones, localizadas na crista de cadeias oceânicas. • Percolação fluídos ao longo fraturas geram nova litosfera oceânica (crosta jovem). • Sedimentos são mais espessos no eixo da cadeia

• Nova litosfera se forma na crista da cadeia. • Nova crosta criada é elevada por que é quente e ocupa um volume maior do qye as rochas frias da bacia oceânica profunda . • Existe soerguimento do manto.

A estrutura da crosta oceânica

Black Smoker on cracks near magma

Black Smokers – rico em sulfetos maciços

http://collections.ic.gc.ca/geoscience/images/detail/F92S0220.jpg Circulation of hot water in cracks at mid-ocean ridge dissolves metals which are re-precipitated as sulphide ores

Ophiolite Suite • Estrutura de crosta oceânica. • Três camadas na crosta – Camada Superior – consiste de sedimentos sobre uma pilha de pillow lavas – Camada Média – númerosas intercalações de diques chamado de enxame de diques – Camada Inferior – gabbro formados em câmaras magmáticas basalticas

• Camada do manto também faz parte do complexo Ofiolítico. • - Magma que gera novo fundo coeânido originado de rochas mantélicas parcialmente fundidas (peridotitos) na astenosfera.

Ophiolite Suite Formação de Serpentinitos devido a circulação de água

2 km 3-6km 3-6km

Outcrop of pillow basalt

Margens divergentes: estrutura dos riftes continentais e das dorsais oceânicas

Tipos de rifts continentales

Tipos de riftes continentais: riftes ativos

Tipos de riftes continentais: riftes passivos

Tipos de riftes continentais: cisalhamento puro e simples

Rift por cisalhamento simples

Modelos analógicos de Withjack & Schlische (GSSP, in press)

Segmentação de rifts e zonas de transferências

Elmohandes (1981)

Sand models by Acocella et al. (1999)

Os modelos reproduzem discontinuidades pré-existentes dentro do embasamento

A Geometria da zona de transferência é em função da geometria do rifte

Rift de lago Baikal

Rift de Africa oriental

Extensão continental e magmatismo Distribuiçãp do vulcanismo Vulcanismo fora do eixo Pliocene

East African Rift System

Corti, 2005

Main Ethiopian Rift

Extensão continental e magmatismo

 Vulcanismo ao longo de falhas obliquas e enechelon faults Quaternário

East African Rift System

Corti, 2005

Main Ethiopian Rift

Extensão continental e magmatismo

 Vulcanismo localizado em zonas de transferência Western Branch

East African Rift System

Corti, 2005

Arquitetura do rift

φ: offset angle S: overlap L: overstep

Corti, 2005

Evolução do Rift da Etiopia East African Rift System NE-SW trending border faults system

So ma Pla lian te

N20°E to N-S trending fault system, affecting the rift floor (Wonji Fault Belt)

Ind Oc ian ea n

Afr

ica

nP late

Ethiopian Rift

WFB segments

The WFB costitutes a system of oblique en-echelon faults formed at about 1.8-1.6 Ma

Corti, 2005

Ejemplos de fallamiento extensional en la parte meridional del rift etiopico. Tomado de Ebinger et al., 2000

Proposed evolutionary sequence of volcanism and faulting. (A) 45–35 Ma. Eruption of as much as 1-km-thick sequence of basaltic lavas and later, more minor rhyolites and rhyolitic tuffs onto a relatively flat, low-lying surface. Extension and subsidence occurred in some Jurassic–Cretaceous basins west and south of the floodbasalt province. (B) 32–25 Ma. Initial volcanism and faulting within the Turkana depression, to the west of present-day Lake Turkana. Volcanism was restricted to the area of rift basins. Initial extension occurred within the Red Sea and Gulf of Aden during this period. (C) 18–10 Ma. Basaltic volcanism recommences in the rifted zone as border fault segments begin to develop. Rifting migrates eastward to the Lake Turkana region, and faulting propagates southward. (D) 5–0 Ma. After a 5 m.y. hiatus in volcanism, new faults and eruptive centers develop in the southern parts of the broadly rifted zone, and faulting and volcanism in the Eastern rift also migrate eastward.

Figure 2. A: Cross section of Main Ethiopian rift along line A-A9 (Fig. 1). Seismic velocities (km/s) are from Berckhemer et al. (1975). Dot is crustal thickness from receiver function study (Hebert and Langston, 1985). Bold line above is geodetically determined extensional velocity along line of section (Bilham et al., 1999). B: Stretching and heating lead to adiabatic decompression melting beneath central rift valley, and strain is accommodated by diking in magmatic segments. Inset: Crustal structure within magmatic segment (see Fig. 3). C: As thinning continues, broad zone of transitional crust is created between conti-nental and new oceanic crust. Asal rift (Fig. 1) is model for oceanic rift structure (e.g., Ruegg, 1975). Tomado de Ebinger and Casey, 2001

Dorsais oceânicas e ofiolitos

It is the longest mountain chain, the most active volcanic area and until recently, the least accessible region on the earth.

Magma seeps up from deep within the mantle to form the East Pacific Rise (shown in cross section along the crest of the ridge). Investigators speculate that partially melted rock from depths of 30,000 to 60,000 meters percolates upward and is produced in greater quantities in some areas (dark red) than in others (light red). They propose that the molten rock fills and expands magma chambers. Seismic measurements suggest that the tops of the chambers are at the depth indicated by the broken red line. Molten rock ascends from the magma chamber through cracks in the crust and then solidifies or erupts onto the ocean floor. The depth of the ridge (black line at top) was determined from sonar measurements.

Dorsais de espalhamento “lento”: Dorsal medio-atlântico (MAR)

Dorsais de espalhamento “rápido”: Dorsal do Pacifico oriental (EPR)

http://imager.ldeo.columbia.edu/rid gembs/ne_pac/html/home.html

Imagen de um rift valley oceânica

Detalhe de un rift oceanico (Juan de Fuca)

Junta triple (R-R-R)

Segmentos de dorsais superimpostas(EPR)

Topography (left) and magnetization (right) of the East Pacific Rise near 12°N. The topographic map shows that the overlapping spreading center offsets the Rise by 8 km. Colors indicate depths of from 2350 (pink) to 3500 (dark blue). The two arms of the discontinuity overlap by 27 km. The arms narrow and deepen near the discontinuity, presumably because the supply of magma to the region is low. The ocean floor near the discontinuity is unusually deep and is littered with ridge tips, especially on the west side. It turns out that regions that are not well supplied with magma are highly magnetized. In the map at the right, magnetization decreases in strength from red to yellow regions. The map reveals the wake (red) of the overlapping spreading center. The green-blue troughs were created 700,000 years ago when the earth's magnetic field reversed polarity. The wake shows that the overlapping spreading center emerged about 700,000 years ago, migrated north a short distance and then moved slowly south at 70 millimeters per year. In the past 200,000 years migration to

Off-axis features generated by an overlapping spreading center. (1). A crack develops to the south of the eastern ridge tip (2), allowing molten rock to surface and form a new ridge tip. The new tip lengthens until it overlaps the western ridge by three times the distance that separates them (3). As the regions of rock continue to pull apart, the original eastern ridge tip breaks off and migrates away (4). A new western tip begins to form (5). After many episodes of ridge-tip formation and migration (6), the off-axis structures show a net migration to the south. The high resolution map of a region near 21°S reveals an overlapping spreading center that offsets the East Pacific Rise by 12 km. The discontinuity has had a complex evolution during the past 2 million years. Migration rates have exceeded 200 millimeters per years as northern and southern ridge tips have surged back and forth, but net migration toward the south has averaged 20 millimeters per years. Numerous abandoned ridge tips within a wake of unusually deep sea floor an be seen on both sides of the overlapping spreading center. Colors

Ofiolitos são pedaços de placas oceânicas que foram empurradas (obductadas) sobre as margens da placa continental. Eles sugerem processos que ocorrem em modelos de cadeias meso-oceânicas. Ofiolitos são uma assembléia de lavas máficas e ultramaficas e rochas hypabyssais encontradas em associação com rochas sedimentares, como grauvacas e cherts. Eles são encontrados em áreas que tem complexa estrutura.

De uma pespectiva tectônica, o peridotito é o manto empobrecido que estar na câmara magmática na crista da cadeia meso-oceânica. A camada de gabbro relacionada, de muitas maneiras, com a cristalização do magma da câmara (provavelmente com repetida injeção de magmas). Os diques e rochas vulcanicas são formadas pelo magma em transição para a superfície.

O topo da cadeia é composta por 100% de diques de doleritos paralelos e colocados lado-a-lado. A parte intemperizada na base da cadeia é dada por 15% de diques de dolerito em gabbros e dioritos.

Acamamento Ritmico em olivina gabbros. Camadas ricas em Olivina- e clinopyroxenio na base passa para o topo em camandas ricas em plagioclasio. A transição não é gradual; Um dique de olivina gabbro intrude em uma falha reversa

Como “cresce” a litosfera oceânica ?

Idade vs. Espessura elastica

idade vs. Fluxo de calor

Idade vs. Espessura sismogénica