Кіріспе
Вадати-Бениофф аймағы (сондай-ақ Бениофф-Вадати аймағы, Бениофф аймағы немесе Бениофф сейсмикалық аймағы) – субдукция аймағындағы төмен қарай батып бара жатқан плитаға сәйкес келетін сейсмикалық белсенділіктің жазық аймағы. Аймақтағы өзгеше қозғалыс көптеген жер сілкіністерін тудырады, олардың ошақтары шамамен... дейін тереңдікте орналасуы мүмкін. Бұл термин аймақтарды тәуелсіз түрде ашқан екі сейсмолог – Калифорния технология институтының Хьюго Бениофф және Жапония метеорологиялық агенттігінің Киё Вадатиінің құрметіне аталған. Вадати-Бениофф аймағындағы жер сілкіністері вулкандық аралдық доғалардың астында және белсенді субдукция аймақтарындағы континенттік шеттерде дамиды. Олар субдукциялық итермелі жарылым бойынша немесе төмендеп бара жатқан плита ішіндегі жарылымдарда сығу арқылы, плита мантияға тартылған кезде иілу және кеңею нәтижесінде пайда болуы мүмкін. Аймақ бойындағы терең ошақты жер сілкіністері сейсмологтарға мұхиттық қыртыс пен мантияның үш өлшемді бетін картаға түсіруге мүмкіндік береді.
A Wadati–Benioff zone (also Benioff–Wadati zone or Benioff zone or Benioff seismic zone) is a planar zone of seismicity corresponding with the down going slab in a subduction zone. Differential motion along the zone produces numerous earthquakes, the foci of which may be as deep as about The term was named for the two seismologists, Hugo Benioff of the California Institute of Technology and Kiyoo Wadati of the Japan Meteorological Agency, who independently discovered the zones. Wadati–Benioff zone earthquakes develop beneath volcanic island arcs and continental margins above active subduction zones. They can be produced by slip along the subduction thrust fault or slip on faults within the downgoing plate, as a result of bending and extension as the plate is pulled into the mantle. The deep focus earthquakes along the zone allow seismologists to map the three dimensional surface of a subducting slab of oceanic crust and mantle.
Ашылу
1949 жылы Хьюго Бениофф белгілі бір жарылымдағы жер сілкіністерінің серпімді қайтару деформациясының артуын анықтау әдісін ұсынды. Ол жер сілкінісінің энергиясының квадрат түбірі серпімді қайтару деформациясының артуымен де, қайтару орын ауыстыруымен де пропорционал екенін анықтады, сондай-ақ бір жарылым құрылымында бірнеше жер сілкінісінің пайда болғандығын анықтау жолын жасады. Оның зерттеулері Кермадек-Тонга тектілігі аймағы мен Оңтүстік Америка тектілігі аймағына бағытталған болатын, және екі аймақта да жер сілкінісі ошақтары шағын телімдерден ~45° бұрышпен төмен түсетін жазықтықтар бойымен орналасқандығы анықталды.
Құрылымы
Субдукцияланатын плитаның бағылу бұрышы, демек, Беньофф сейсмикалық аймағы, плитаның теріс серпімділігімен және астеносфераның ағынынан туындайтын күштермен негізгі бақыланады. Жас литосфера ыстық және серпімдірек, нәтижесінде Беньофф аймақтары беткей болады, ал ескі литосфера тығыз және суық, тік бағылуға себеп болады. Беньофф аймағы жер бетінен 670 км тереңдікке дейін созылады. Жоғарғы шекарасы субдукция аймағының алдыңғы бөлігіндегі нашар шөгінділердің астында, ал төменгі шекарасы – сынақты-пластикалық өту орын алатын жерде орналасқан. Жер сілкіністерінің көп бөлігі 1000 °C изотермасының ішінде, әлі қызбай қалған плитаның ішкі бөлігінде, оны қоршаған мантияның температурасына бейімдеуге дейін пайда болады. Литосфера қалыңдығынан төмен тереңдікте жер сілкінісі екі плитаның қосылған жерінде туындамайды, себебі астеносфера нашар және жарылуға қажетті кернеуді көтере алмайды. Бұл аймақта, салқындау үдерісіндегі плитаның ішкі деформациясы жер сілкіністерінің себебі болып табылады. 300 км тереңдікке дейін судың шығуына байланысты реакциялар мен эклогит пайда болуы сейсмикалық белсенділіктің басты себептері болып табылады. 300 км-ден төмен, шамамен 700 °C изотермасынан басталатын оливиннен спинельге минералдық фазалық өзгеріс жүзеге асады, және бұл өте тереңдегі жер сілкіністерінің басты механизмі деп саналады.
Екі Бениофф аймақтары
Кейбір жағдайларда субдукциялық аймақтарда аралық тереңдікте (50–200 км) ондаған шақырымға дейін бөлінген екі параллель сейсмикалық беттер кездеседі. Бұған ең айқын мысал – Жапонияның ең ірі Хонсю аралы, онда Вадати-Бениофф аймағы екі анық жер сілкінісі ошағының сызығымен сипатталады, олардың арақашықтығы 30–40 шақырымды құрайды. Екі Бениофф аймақтарының жаһандық таралуын зерттеу олардың бүкіл әлемдегі субдукциялық аймақтарда кең таралғанын көрсетті. Жоғарғы сейсмикалық бет төмен түсетін тақтаның қабығында орналасқан және осы мұхиттық қабықтағы сусыздану реакцияларына байланысты эклогит пайда болуына себеп болады. Төменгі сейсмикалық аймақтың механизмі, төмен түсетін литосфераның жоғарғы мантия бөлігінде орналасқан, әлі де талқыланып жатыр; екі Бениофф аймақтарының жаһандық кең таралғандығы оның субдукциялық аймақтарда жиі кездесетін процесс болуы керектігін көрсетеді. Ұсынылған тұрақсыздық механизмдеріне гидратацияланған перидотиттің жоғарғы мантиясындағы антигорит немесе хлориттің ыдырауынан туындаған сусыздану нәтижесіндегі қатайып сыну және тақтаның түзулігін жою кіреді. Сейсмикалық зерттеулер литосфералық мантияның екі Бениофф аймақтары пайда болатын аралық тереңдікте құрғақ екенін көрсетеді, бұл ұсынылған тақтаның түзулігін жою механизмын қолдайды.