整个大洋底部褶皱(岩层的弯曲或板曲)并不发育,但断裂却相当发育。发育于大洋中脊及俯冲带区域的一系列转换断层即其明显的例子(图5.5)。
转换断层属走向滑动性质,断层面近于直立,可切穿整个岩石圈,达到上地幔软流层。在被错开的洋中脊之间,其所发生的位移主要是洋中脊的扩张位移,越过洋脊轴,两盘位移方向和错动方向则改为同向,以至于同步平移运动效应消失。假如沿转换断层错开方向的抗阻力超过洋壳的剪切力,则洋底将被切割成薄片,并发生水平错动,典型的转换断层将不能进一步发展;相反,在快速扩张的洋脊区,如扩张脊发生短距离水平错动,则又可造成扩张中心超覆。
板块构造理论认为,转换断层也是由海底扩张所引起的。洋脊与洋脊、洋脊与海沟、海沟与海沟之间都可由转换断层相连接,从而将岩石圈分割成大小不一的板块,而转换断层的走向不仅是板块的边界之一,而且还标示了板块旋转运动的方向。W.J.摩根和勒皮雄等人即据其走向求出了一系列板块旋转极的位置,进而描绘了现代板块运动的全球图像。当转换断层出现转折时,就意味着其邻接板块之间的相对运动方向,以及旋转极的位置发生过变化。转换断层的研究在板块运动学的发展中起了巨大的推动作用。
海沟—岛弧系
海沟与岛弧并存于大洋边缘,二者缺一不可,也就是说没有海沟相伴的岛屿(或线状隆起)不能叫做岛弧,反之也一样。现代海沟—岛弧的含义必须包括有现代火山活动,有70km以深的中深源地震,有深度大于6000m的海沟。因此,海沟—岛弧系不只限于海洋中由岛屿构成的岛弧,也包括大陆边缘具有岛弧特征的山弧,比如中美、南美西海岸包括安第斯山脉在内的弧形山脉(山弧)。
根据学者们的共识,全球海沟—岛弧系可归纳为图5.6所示的15个地区。
岛弧(Island arc)是与海沟伴生并平行排布,延伸很长的花边状弧形列岛。岛弧向大洋外凸的一侧是海沟,凹入大陆的一侧为边缘盆地(弧后盆地或弧间盆地),它们共同构成沟—弧—盆系(图5.7)。
全球岛弧(含山弧)总长达40000km,除南、北美之间的小安的列斯岛弧和南美南端的斯科舍岛弧位于大西洋,巽他岛弧位于印度洋外,其余的都在太平洋周缘。我国台湾岛位于琉球岛弧与菲律宾岛弧的衔接处。
按岛弧地貌形态可分为单弧形、双弧形和多弧形。单弧形由一条平行于海沟的火山岛弧组成,如千岛岛弧、日本列岛岛弧;双弧形由平行于海沟的一条外弧(现今无火山活动的沉积岛弧)和一条内弧(现今仍有火山活动)组成,如印度尼西亚岛弧、阿留申岛弧;多弧形是双弧形的陆侧还有一条残留弧的岛弧(没有现代火山活动)。岛弧也可以根据有无弧后盆地来进行分类,如西太平洋的岛弧之后都有弧后盆地,称洋内弧沟系,而南美安第斯火山弧为大陆边缘山系(山弧),无弧后盆地,称陆缘弧沟系。洋内弧沟系的横剖面序列,以西太平洋为例(图5.7),称岛弧的正常极性;而当海沟位于弧后盆地与火山岛弧之间的横剖面序列称岛弧的倒转极性,如我国南海东缘的马尼拉海沟,所罗门海的新不列颠海沟和珊瑚海的新赫布里底海沟等。
岛弧地质的主要特征是,岛弧是剧烈的火山活动区,以安山岩和玄武岩为主,火山岩带之下有同源侵入体。岛弧火山岩有分带性,自岛弧近海沟一侧至岛弧近弧后一侧分别由拉斑玄武岩系列火山岩→钙碱系列火山岩→高钾钙碱和碱性系列火山岩构成(图5.8),并分别与浅、中、中深源地震相对应;空间上,浅、中、深源地震构成一个大致连续的,自海沟向大陆方向倾斜的扁平震源带。
岛弧的地球物理特征是,自由空间异常△gF为100~200mGal,而相邻海沟的△gF为-200mGal,两者相差高达400mGal,反映地壳处于不均衡状态。岛弧的正重力异常反映岛弧分布着源于地幔的深成岩体和火山岩。正是由于地幔深成岩和火山岩(岩浆)的向上流动,才使岛弧区的热流值普遍高于地壳热流的平均值。
岛弧板块理论的全面解释是,岛弧是大洋板块潜没过程中的产物。当大洋板块潜没于陆侧板块之下时,两个板块的摩擦作用使地幔物质增温,发生分熔,岩浆上涌喷出地表形成火山,组成内弧,而弧后盆地则是由于海沟俯冲引起的次生扩张作用所形成的(图5.9)。
本文标题:板块运动的地质图像(2)
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