Analog modeling of subduction zone processes

Abstract

Subdukční zóny jsou jedním z nejdynamičtějších tektonických prostředí, kde se oceánská litosféra subdukuje pod nadložní desku do pláště. Pomocí analogového modelování lze vhodně studovat širokou škálu procesů subdukčních zón. Analogové modelování umožňuje reprodukovat komplikované a dlouhotrvající procesy, které tak lze pozorovat přímo v laboratoři, byť v kratších časových a délkových měřítkách než se odehrávají v přírodě. Hlavními cíli této bakalářské práce je nejprve poskytnout základní přehled architektury subdukčních zón, poskytnout přehled používaných analogových experimentálních metod a představit hlavní výsledky analogového modelování subdukčních zón a akrečních klínů. V práci jsou rovněž sumarizovány hlavní mechanické parametry modelovacích materiálů. V navazující části práce pak byly provedeny jednoduché analogové experimenty zaměřené na tvorbu melanží, které vznikají při subdukci podmořských hor a vulkanických pásů, jež se často tvoří topografické elevace na mořském dně. Tyto fragmenty spodní (subdukované) desky jsou pak často začleněny do akrečních klínů jako relikty tzv. stratigrafie oceánské desky (OPS - Ocean Plate Stratigraphy).

Subduction zones, domains where oceanic lithosphere is subducted into the mantle beneath an overriding plate, are one of the most dynamic tectonic environments. A wide range of the long-lasting subduction-zone processes may be suitably reproduced and studied through analog modeling and thus may be directly observed in laboratory, though at time and length scales that differ fundamentally from nature. The main goals of this Bachelor thesis are first to provide an overview of large-scale architecture of subduction zones, to present an overview of the published analog experimental methods, and then to discuss the main outcomes of analog modeling of subduction zones and accretionary prisms. The thesis also summarizes the main mechanical parameters of materials used in the analog modeling. Furthermore, a set of simple experiments were performed, with the main goal to model formation of basalt-bearing mélanges during subduction of seamounts and volcanic belts that may occur on ocean floor and are commonly incorporated into accretionary wedges as dismembered Ocean Plate Stratigraphy (OPS).