什么是俯冲(subduction?)

俯冲,拉丁语中“携带在下面”的意思,是一个用于特定类型板块相互作用的术语。当一个岩石圈板块与另一个岩石圈板块相遇时,即在会聚带中,密度较高的板块下沉到地幔中。...

俯冲,拉丁语中“携带在下面”的意思,是一个用于特定类型板块相互作用的术语。当一个岩石圈板块与另一个岩石圈板块相遇时,即在会聚带中,密度较高的板块下沉到地幔中。

An illustration of subduction zones

俯冲是如何发生的

大陆是由浮力太强的岩石组成的,它们无法携带到100公里深的地方。因此,当一块大陆与另一块大陆相遇时,不会发生俯冲(相反,板块碰撞并变厚)。真正的俯冲只发生在海洋岩石圈上。

当大洋岩石圈与大陆岩石圈相遇时,当大洋板块俯冲时,大陆始终处于顶部。当两个大洋板块相遇时,较老的板块俯冲。

海洋岩石圈在大洋中脊处形成,又热又薄,随着更多岩石在其下方硬化而变厚。当它离开山脊时,就会冷却。岩石在冷却时会收缩,因此板块变得更致密,比更年轻、更热的板块位置更低。因此,当两个板块相遇时,较年轻、较高的板块有一个边缘,不会下沉。

海洋板块不像水上的冰那样漂浮在软流圈上,它们更像是水面上的一张纸,一旦一个边缘开始下沉,它们就准备下沉。它们是引力不稳定的。

一旦板块开始俯冲,地心引力就会接管。下降板块通常被称为“板块”。在非常古老的海底被俯冲的地方,板块几乎笔直下降,而在较年轻的板块被俯冲的地方,板块以较浅的角度下降。以重力“板块拉力”形式出现的俯冲被认为是驱动板块构造的最大力量。

在一定深度,高压将板中的玄武岩转变为更致密的岩石,榴辉岩(即长石辉石混合物变成石榴石辉石)。这使得石板更加渴望下降。

把俯冲想象成相扑比赛是错误的,这是一场板块之战,在这场战役中,上板块迫使下板块下沉。在许多情况下,它更像柔术:下板在沿着其前缘的弯曲处向后运动(板向后翻转)时积极下沉,因此上板实际上被下板吸住。这就解释了为什么在俯冲带的上板块中经常存在拉伸带或地壳伸展带。

海沟和增生楔

俯冲板块向下弯曲时,形成深海海沟。其中最深的是马里亚纳海沟,海平面以下36000英尺。沟渠从附近的陆地上收集了大量沉积物,其中大部分随板块一起向下移动。在世界上大约一半的海沟中,一些沉积物被刮去了。它作为一个物质楔体留在顶部,称为增生楔体或棱柱体,就像犁前的雪一样。随着上板块的增长,海沟慢慢地被推到海上。​

火山、地震和太平洋火环

一旦俯冲开始,板块顶部的物质——沉积物、水和微妙的矿物——就会随之而下。富含溶解矿物质的水上升到上板块。在那里,这种化学活性流体进入火山活动和构造活动的能量循环。这一过程形成弧火山作用,有时被称为俯冲工厂。板块的其余部分继续下降,离开板块构造的领域。

俯冲还形成了一些地球上最强烈的地震。板块通常以每年几厘米的速度俯冲,但有时地壳可能会粘住并引起应变。这储存了势能,当断层最薄弱的地方破裂时,势能就会以地震的形式释放出来。

俯冲地震可能非常强烈,因为它们沿着的断层有非常大的表面积来积累应变。例如,北美洲西北部海岸外的卡斯卡迪亚俯冲带长达600多英里。公元1700年,该地区发生了里氏9级地震,地震学家认为该地区可能很快会再次发生地震。

俯冲引起的火山活动和地震活动经常发生在太平洋外缘的太平洋火环地区。事实上,这个地区已经经历了有记录以来最强烈的八次地震,并且是世界上75%以上活火山和休眠火山的所在地。

布鲁克斯·米切尔编辑

  • 发表于 2021-09-11 18:32
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  • 分类:科学

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