基本信息
位於大陸邊緣與海溝平行排列的弧形列島。其分布與海溝一致,以西太平洋活動大陸邊緣為主,是分開大洋盆地和邊緣盆地的重要構造地貌單元,也是全球最活躍的構造活動帶。島弧向大洋方向外凸的一側是與之平行的海溝,凹入一側為弧後盆地;它與海溝和弧後盆地共同構成溝弧盆系。一個島弧縱向延伸長几百至幾千公里,寬約200~300公里。全球島弧(包括山弧)總長度達40000公里。上田誠也等認為具備下列3項條件的地區即可稱為島弧:①有現代火山作用;②伴有與之平行的深度大於6000米的海溝;③有深度大於70公里的地震震源。故島弧不僅限于海洋中的弧形列島,也應包括中美洲、南美洲西海岸的弧形山脈(山弧)。分類 按島弧的地貌特徵島弧可分為:①單弧型,由一條平行於海溝的火山島弧組成,如千島弧,日本列島弧;②雙弧型,由平行於海溝的一條外弧(現今無火山活動的或沉積的島弧)和一條內弧組成(現今仍有火山活動),如印尼群島弧;③多弧型,是在雙弧型的陸側還有一條殘留弧(沒有現代火山活動)。根據弧後盆地的有無(如西太平洋的島弧都有弧後盆地,而南美洲安第斯山鏈後面無弧後盆地),弧後的構造活動性(擠壓、拉張或兼有剪下)等不同特徵也可作為島弧分類的標誌。
特徵 島弧是劇烈的火山活動區,以鈣鹼性系列的安山岩-英安岩-流紋岩組合的特徵為主,也有玄武岩。火山岩帶之下還有同源的侵入岩。火山岩有分帶性。鄰近海溝有拉斑系列火山岩,位於淺源地震震源帶上面。鈣鹼系列火山岩的分布離開海溝較遠,主要在島弧帶上,深部形成成分相當的英雲閃長岩質花崗岩類岩石,位於中源地震震源面之上。鹼性系列火山岩的分布在島弧帶內側,位於深源地震震源面的上面,各類岩漿源深度與震源深度關係密切。②沉積作用和變質作用。火山島弧不斷上升,遭受剝蝕,碎屑物質被輸送到深海溝及弧後盆地之中,形成濁積岩或硬砂岩及粗砂岩。島弧區還常有變質岩帶出現。島弧外側為高壓低溫型變質帶,內側為高溫低壓型變質帶,兩條變質帶因受傾斜的震源帶控制而相互平行,稱雙變質帶。③地震活動。全球的深源地震幾乎都發生在島弧(山弧)地帶。淺源地震多位於海溝一側,中、深源地震則位於島弧之下和靠近大陸一側(見貝尼奧夫帶。④島弧為正重力異常,自由空間異常幅度約為100~200毫伽。地殼平均熱流量為1.5HFU。溝弧盆系有顯著的熱流異常,在海溝一側熱流低於正常值,在火山島弧一側和弧後盆地熱流高於正常值。低熱流是由於冷而緻密的洋殼潛沒於上地幔所致,而高熱流是由於上地幔物質上涌所引起的。 西北太平洋的島弧是太平洋板塊向亞歐板塊和菲律賓板塊俯衝(阿留申群島是向北美板塊俯衝),或菲律賓板塊向亞歐板塊俯衝形成的。這兩個大洋板塊俯衝時向下彎折非常厲害,與上層板塊形成低應力的松耦合,這種類型稱為馬里亞納型俯衝邊界。馬里亞納型俯衝阻力小,速度大。部分板塊物質剛進入上層板塊下方時由於熱與水的共同作用形成中酸性岩漿,岩漿上升噴出形成火山從而造就一系列火山島弧。但由於速度大,相當多板塊物質沒有立即形成岩漿而是繼續俯衝,到更大深處時在缺水狀態下受高熱作用形成基性岩漿,基性岩漿上涌,在島弧後方形成次級洋殼擴張帶,導致島弧後方地殼為大洋型地殼,凹陷成為弧後盆地。你可以去看看海底地形圖,在馬里亞納海中部也有一條中脊,它的性質和大洋中脊是相似的。在南海、日本海中也有這種洋殼擴張帶。
由於馬里亞納型板塊邊界俯衝角度大,所以板塊邊界的弧形也特別明顯。
南美和中美的太平洋沿岸山地則是由南極板塊、納斯卡板塊和可可斯板塊俯衝造成的。其中南極板塊、納斯卡板塊俯衝時難以向下彎折,而是與上層板塊緊貼在一起,從而形成高應力的緊耦合,稱為安第斯型俯衝邊界。這種俯衝由於應力高,極容易發生大地震,也導致俯衝造山作用比馬里亞納型更強,所形成的山脈更高大。由於俯衝角度小,速度慢,基本上板塊物質都會在俯衝邊界附近就形成中酸性岩漿形成火山帶,而沒有物質深入極深處以形成基性岩漿,也就不會形成弧後盆地,所以南美一帶沒有島弧,只有沿著俯衝帶分布的高大山脈。
由於安第斯型邊界向下玩折非常小,所以俯衝帶的弧形不明顯,有些地方是直線甚至有些地方出現向後彎的反弧形。
形成原因
板塊構造理論認為,大洋岩石圈隨著地幔對流從洋中脊生長擴張,而在相應的活動大陸邊緣俯衝潛沒(見俯衝作用),島弧就是大洋板塊俯衝潛沒過程中上沖側因隆起所造成的。西北太平洋的島弧是太平洋板塊向亞歐板塊和菲律賓板塊俯衝(阿留申群島是向北美板塊俯衝),或菲律賓板塊向亞歐板塊俯衝形成的。這兩個大洋板塊俯衝時向下彎折非常厲害,與上層板塊形成低應力的松耦合,這種類型稱為馬里亞納型俯衝邊界。馬里亞納型俯衝阻力小,速度大。部分板塊物質剛進入上層板塊下方時由於熱與水的共同作用形成中酸性岩漿,岩漿上升噴出形成火山從而造就一系列火山島弧。但由於速度大,相當多板塊物質沒有立即形成岩漿而是繼續俯衝,到更大深處時在缺水狀態下受高熱作用形成基性岩漿,基性岩漿上涌,在島弧後方形成次級洋殼擴張帶,導致島弧後方地殼為大洋型地殼,凹陷成為弧後盆地。你可以去看看海底地形圖,在馬里亞納海中部也有一條中脊,它的性質和大洋中脊是相似的。在南海、日本海中也有這種洋殼擴張帶。由於馬里亞納型板塊邊界俯衝角度大,所以板塊邊界的弧形也特別明顯。
南美和中美的太平洋沿岸山地則是由南極板塊、納斯卡板塊和可可斯板塊俯衝造成的。其中南極板塊、納斯卡板塊俯衝時難以向下彎折,而是與上層板塊緊貼在一起,從而形成高應力的緊耦合,稱為安第斯型俯衝邊界。這種俯衝由於應力高,極容易發生大地震,也導致俯衝造山作用比馬里亞納型更強,所形成的山脈更高大。由於俯衝角度小,速度慢,基本上板塊物質都會在俯衝邊界附近就形成中酸性岩漿形成火山帶,而沒有物質深入極深處以形成基性岩漿,也就不會形成弧後盆地,所以南美一帶沒有島弧,只有沿著俯衝帶分布的高大山脈。
由於安第斯型邊界向下玩折非常小,所以俯衝帶的弧形不明顯,有些地方是直線甚至有些地方出現向後彎的反弧形。
參考書目
M.塔爾沃尼等編,郭令智等譯校:《島弧、海溝和弧後盆地》,海洋出版社,北京,1984。(M.Talwani,W.C.Pitman Ⅲ,eds,Island Arcs,Deep Sea Trenches and Back-Arc Basins, American Geophysical Union,Washington,D.C.,1977.)
海洋學及其相關知識
海洋科學是研究海洋的自然現象、性質及其變化規律,以及與開發利用海洋有關的知識體系。下面讓我們來完善與海洋學相關的詞條,以此來更加深入的了解海洋學的相關知識。 |