探析海沟与岛弧之成因

地球上的海洋面积远大于陆地面积,大洋板块之下的软流层中轻流质从洋脊深处向两岸缓慢流动,拖曳了洋底的撕裂及洋底板块的扩张 。这种扩张力是巨大的,它驱动着洋底岩层潜伏插入陆壳之下,形成重叠的三层岩石圈 。它可能是大陆板块岩石圈之下软流层中轻流质流动的一种重要方式,它对地震的影响也是重要的 。今天就带大家去探索一下海沟岛弧的形成~
一、 海沟的形成
徐先生文章开头就指出;“依据板块构造理论,洋脊两侧的海床以对称扩张方式产生的新洋壳,不断推向两侧海岸方向,洋壳板块遇到陆壳的阻挡,由于洋壳密度大、在强大驱动力下俯冲于陆壳下地幔中,从而形成海沟 。于是海沟又成为洋壳向下俯冲、潜没于陆壳板块的地形地貌证据 。”我认为板块理论的总体思路是对的,不过太笼统,缺少细化 。
本人在此前的几篇文章中已经指出,三层岩石圈是分层形成的 。这一思路能很好的理解造山运动[2],海湾及盆地的形成[3] 。只有岩石圈的原始的第一层(花岗层)是在全球的各地经冷凝固化而成 。第二层玄武岩和第三层橄榄岩都是在洋中脊形成,尔后经洋底海床扩张,慢慢潜伏而复插于上层岩层之下并推布到陆区 。
第一层花岗岩由自然冷凝而成,其厚度服从阿基米德定律 。即,最原始的只有一层的花岗地壳,地上越高的地方,地下越深,岩层越厚,成镜像对称 。在陆地的古地盾(克拉通)区花岗层最厚,也最深 。当第二层玄武层洋底板块推进到某一古地盾之下时,其前沿就要向下俯冲 。俯冲时,越向下岩浆密度越大,温度越高,本身变软,遇到的阻力也越大,因此前沿变厚,推进变慢 。其结果,花岗岩层越厚的地方,玄武岩层也越厚 。
当在大陆边缘遇到的花岗岩层比较薄时,玄武岩层并不需要明显的向下俯冲,几乎平推就能潜伏于第一层之下 。因此,像徐先生说的“洋壳板块遇到陆壳的阻挡”,“俯冲于陆壳下地墁中”的现象并不代表岩石圈的第二层玄武岩层形成的大多数情况 。如果玄武岩质的洋壳板块刚推进到大陆边缘,就俯冲下插到地墁中,那么,大陆的内陆纵深地区的岩石圈中的玄武岩层就形不成了 。因此,在洋壳板块向陆壳岩层底部推进时,尤其是岩石圈第二层的推进,大多数都是以潜伏平冲推进为主,而潜伏俯冲推进只是在遇到像克拉通或盆地、海湾等比较厚重的上层时才会发生 。而更普遍的应该是平冲和俯冲的过渡形式 。
离洋脊最近的海沟应该是最新的断裂缝,其沉积物是比较新的,不会超过2亿年 。并不像徐先生说的,是洋壳形成一遍2亿年的N倍 。
徐先生还想到,当洋壳潜入陆壳之下时,像生锈的钢钉打入硬质木头或水泥地时,会把剥落的铁锈留在外面那样,将洋壳上的沉积物留在海沟处 。我们认为,海沟只是洋壳岩层的断裂缝,并非潜入陆壳之下的入口处 。真正能把沉积物残留下来的地方,应该是潜伏平冲的入口处 。我想印度大陆的形成就应该属于此种情况,它就应该是印度洋海相沉积物与上层陆壳的复合物 。印度大陆靠近青藏高原的许多地质构成物就应该是徐先生所说的“从钢钉上脱落下来的铁锈” 。因为印度大陆同属于印度洋板块,并且一起不断地潜伏平冲插入青藏高原的上层陆壳之下,而不是俯冲 。或者说,虽然具有稍微的俯冲角度,但基本上还应该算潜伏平冲模式 。当然,当平冲插入的距离太大时,由于插入部分受热变软及密度差的影响,也会发生断裂和折沉现象,这些都可能发生在我国青藏高原的地下 。
同样的情况也可能发生在太平洋的东海岸 。不过,太平洋东海岸的情况应该属于平冲与俯冲的过渡式 。作为岩石圈第二层的最早的玄武岩层,是以潜伏平冲插入美洲西海岸的上层的花岗岩的岩层之下 。当深入到美洲内地遇到类似克拉通的陆区时,前锋才开始俯冲变厚 。因为俯冲区已经深入到美洲内地,在洋区并未产生多大的弯曲张力 。所以在那一地质时期,在太平洋东海岸附近并没有发生海床断裂,也没有形成海湾和岛弧 。

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