Correlation Between Oceanic Floor Production and Volcanic Activity in Subduction Zones: A Case Study of African and Pacific Plates

Abstract

In this thesis, the relationship between oceanic crust production at mid-ocean ridges and volcanic activity at corresponding subduction zones over the past 1.77 million years are analyzed for three ridge-arc systems - South Mid-Atlantic Ridge-Hellenic Arc, Juan de Fuca Ridge-Izu-Bonin Arc, and East Pacific Rise-Izu-Bonin Arc. The thesis uses crustal volume estimates derived from crustal age models and frequency of volcanic output derived from lithological summaries from IODP Expeditions 352 and 398. Standardizing crustal volumes to production rates allowed comparison across uneven time intervals. Correlation analysis using Kendall rank correlation coefficient τ reveals a moderate to strong positive correlation between the Hellenic Arc and South Mid-Atlantic Ridge and weak to moderate correlations for the Pacific systems. While findings suggest a possible coupling between ridge activity and arc volcanism, limitations in data quality and spatial coverage call for further multidisciplinary studies. Establishing such a connection could offer new tools for volcanic hazard assessment and deepen our understanding of plate boundary interactions. Keywords Magnetic anomalies, Geology, Geophysics, Geodynamics, Plate tectonics, Oceanic floor production, Spreading centers, Volcanic activity, Subduction zones,...

V této práci je analyzován vztah mezi produkcí oceánské kůry na středooceánských hř- betech a vulkanickou aktivitou v odpovídajících subdukčních zónách během posledních 1.77 milionu let pro tři systémy hřbet-oblouků - Jižní Středoatlantický hřbet-Helénský oblouk, Hřbet Juan de Fuca-Oblouk Izu-Bonin a Východopacifický hřbet-Oblouk Izu- Bonin. Práce využívá odhady objemu kůry odvozené z korových věkových modelů a četnosti vulkanického výstupu odvozeného z litologických souhrnů z expedic IODP 352 a 398. Standardizací objemů kůry na míru produkce bylo umožněno porovnání napříč nerovnoměrnými časovými intervaly. Korelační analýza pomocí Kendallova koeficientu pořadové korelace τ odhaluje střední až silnou pozitivní vazbu mezi Hellenic Arc a South Mid-Atlantic Ridge a slabou až střední korelaci u pacifických systémů. Zjištění naznačují možnou souvislost mezi aktivitou hřbetů a vulkanismem v obloucích, avšak omezení v kvalitě a prostorovém pokrytí dat ukazují na potřebu dalších multidisciplinárních studií. Stanovení takové vazby by mohlo nabídnout nové nástroje pro hodnocení vulkanických rizik a prohloubit naše porozumění interakcím na rozhraních desek. Klíčová slova Magnetické anomálie, Geologie, Geofyzika, Geodynamika, Desková tektonika, Produkce oceánského dna, Rozpínající se centra, Vulkanická...