Subduktsioon

Subduktsioon on ookeanilise maakoorega litosfääri ploki sukeldumine (subdutseerumine) vahevöösse.
Subduktsioon on osa kivimite ringest ning üks laamtektoonika teooria kesksetest mõistetest. Subduktsioon toimub piki vööndit, mida nimetatakse subduktsioonivööndiks. Subduktsiooniga on seotud vulkaaniliste kaarte, paljude maavärinate, süvikute ning mandrilise maakoore teke. Subduktsiooniga seotud vulkaanipursked on reeglina plahvatusliku iseloomuga. Subduktsioonivöönditega on ümbritsetud suur osa Vaiksest ookeanist (Vaikse ookeani tulerõngas).
Vastavalt laamtektoonikale on Maa väline kiht ehk litosfäär jaotunud mitmekümneks üksteise suhtes liikuvaks osaks ehk laamaks. Laamad võivad liikuda nii üksteisest eemale (ookeani keskmäestikes) kui ka koonduda. Esimesel juhul tekib uut ookeanilist maakoort juurde. Maa tervikuna ei paisu, mistõttu peab teda kusagil sama kiirusega hävinema. See toimubki subduktsioonivööndeis, kus üks laam sukeldub vahevöösse. Subduktsioon tekib siis, kui jahtunud ookeanilise maakoore plokk kaotab ujuvuse tema all lasuva astenosfääri suhtes. Selle põhjuseks on peamiselt laama jahtumisest tulenev tiheduse suurenemine. Laama aitavad allapoole suruda ka kuhjuvad merelised setted. Setete paksus on seda suurem, mida vanema ookeanipõhjaga on tegemist.
Subdutseeruv laam on alati ookeanilise maakoorega. Ta on palju õhem mandrilisest maakoorest ning samuti suurema tihedusega. Ookeaniline maakoor on seega pidevalt uuenemas. Ta tekib ookeani keskmäestikes, liigub sealt eemale ning leiab lõpu subduktsioonivööndeis. Ookeaniline maakoor on kõige rohkem umbes 200 miljoni aasta vanune. Mandriline maakoor on väiksema tihedusega ning subduktsioonivööndeis ei hävine. Mandrite tuumad võivad olla üle nelja miljardi aasta vanused.

Subduktsioon ja vulkaanid

Subduktsioonivööndi kohale tekivad vulkaanid. Kui ookeaniline laam sukeldub teise ookeanilise laama alla, siis nimetatakse tekkinud vulkaaniahelikku saarkaareks. Tekib kaarekujuline vulkaaniliste saarte ahelik, näiteks Aleuudid või Mariaanid. Kui sukeldumine toimub mandrilise maakoorega laama alla, nimetatakse tekkinud vulkaaniahelikku vulkaaniliseks kaareks. Näiteks Kaskaadid, Jaapan ja suur osa ülejäänud Vaikse ookeani tulerõngast.
Subduktsioonivööndi vulkaanide tekkepõhjuseks on sukelduvast laamast eralduvad lenduvad ühendid (peamiselt vesi), mis alandavad laama kohal oleva vahevöö kiilu sulamistemperatuuri ning põhjustavad selle osalise sulamise. Vee allikaks on vett sisaldavad mineraalid. Neid on merepõhja moodustanud laamas rohkelt, sest vesi ringleb ookeani keskmäestikus tekkinud kuumades, kuid lõhelistes kivimites. Vesi lahustab osaliselt kivimeid ning kannab sealt välja mineraalaineid, kuid moodustab ka uusi mineraale, mille kristallstruktuuri kuulub ka vesi. Sellised mineraalid on stabiilsed madala temperatuuri ja rõhu tingimustes, kuid sukelduvas laamas hakkavad nii rõhk kui temperatuur tõusma, mistõttu algab moone – vesi surutakse kristallidest välja ning tekivad uued mineraalid, mis on neis tingimustes stabiilsed. Vabanenud vesi liigub ülespoole, sukelduva laama kohal olevasse vahevöö ossa, mida nimetatakse vahevöö kiiluks. Veel on kivimite sulamistemperatuuri alandav toime, mistõttu hakkavad need osaliselt sulama ning moodustuma hakkavad esimesed magmatilgad. Sulanud magma on lähtekivimist väiksema tihedusega ning hakkab seetõttu aeglaselt ülespoole liikuma. Väiksemad magmatilgad kogunevad suuremateks ning moodustuvad intrusioone. Maapinna lähedale jõudnud intrusioonid on magmakambriteks, mille kohal ongi vulkaanid. Subduktsioonivööndite magma sisaldab ohtralt vett ning see on üks peamisi põhjuseid, miks iseloomustavad subduktsioonivööndite vulkaane peamiselt plahvatuslikud vulkaanipursked. Kui magma tõuseb kõrgemale, siis jääb rõhk üha väiksemaks ning magmas lahustunud vesi hakkab moodustama eraldi gaasifaasi (rõhu vähenedes gaaside lahustuvus vedelikes halveneb). Gaasiline vesi on üle tuhande korra suurema ruumalaga vedelast veest, mistõttu läheb magmal kitsaks ning pinged lahenevad sageli läbi plahvatuslike vulkaanipursete.

Subduktsioon ja maavärinad

Ka tugevaimad maavärinad on seotud subduktsiooniga. Sukelduv laam liigub tema kohal lasuva laama suhtes keskmise kiirusega 1...10 sentimeetrit aastas, kuid suure hõõrdumise tõttu ei ole liikumine sujuv. Aja jooksul kuhjuvad üha suuremad pinged, mis ükskord lahenedes võivad kaasa tuua äkilise meetritesuuruse nihke kivimite vahel. Lühikese aja jooksul vabaneb väga suur energiahulk, mis liigub kivimite nihkumiskohast ehk murrangust seismiliste lainete näol eemale. Maavärinad toimuvad kahe laama piirpinnal, mida tuntakse Wadati-Benioffi vööndina. Mida kaugemal subduktsioonivööndist maavärin toimub, seda sügavamal on selle kolle ehk hüpotsenter. Maavärinate kolded ulatuvad kuni 700 kilomeetri sügavusele. Sellest sügavamal on kivimid plastilisemad, mistõttu maavärinaid tekitavaid hapraid deformatsioone seal ei toimu.

Süvikud

Subduktsioonivöönditega on seotud maailmamere sügavaimate osade ehk süvikute teke. Süvik moodustub, sest sukelduv laam paindub allapoole ning jätab kahe laama kokkupuutekohas nende vahele mitme kilomeetri sügavuse vao.

Subduktsiooni lakkamine

Subduktsioonivööndid hävinevad enamasti siis, kui üksteisega põrkavad kokku kaks mandrilise maakoorega litosfääriplokki. Siis pigistatakse subduktsioonivööndi osad nende vahele ning maakoor pakseneb ja nö kortsutatakse kokku – tekivad mäestikud. Vastavat protsessi nimetatakse orogeneesiks ning see on omane ka subduktsioonivööndeile. Näiteks Andid on subduktsioonivööndi kohal olev mäestik, mille mäed ei koosne vaid vulkaanilisest materjalist. Sealne maakoor on lisaks ka subduktsiooni tekitatud kokkusurvepingete tõttu paksenenud.

Mandrilise maakoore teke

Subduktsiooniprotsessi peetakse ka mandrilise maakoore sünnikohaks. Subduktsioonivööndi vulkaanide peamiseks vulkaaniliseks kivimiks on andesiit ning ka keskmine mandriline maakoor on umbes andesiidi keskmise koostisega.