位在西南太平洋的東加(Tonga)海溝,由隱沒作用所造成的弧后張裂現(xiàn)象,形成了勞烏(Lau)海槽。根據(jù)海底地形、地震波速度、重力異常、巖石地球化學成分的證據(jù),以及數(shù)值模擬的熱流作用結(jié)果,顯示勞烏海槽的張裂在不同時期的各項特征差異,也揭露出位在隱沒帶后方這個張裂活動底下的地球動力機制。
在西太平洋及南太平洋地區(qū),常常可以在隱沒帶的海溝—島弧系統(tǒng)后方發(fā)現(xiàn)一個張裂的海盆,我們稱之為弧后盆地。弧后盆地的形成一般被認為是肇因于隱沒板塊所導致的角落流(corner flow),使得島弧后方發(fā)生張裂,并且有巖漿涌出的火成活動發(fā)生。
位在西南太平洋的東加隱沒帶,其海溝— 島弧系統(tǒng)后方的勞烏海槽,就是屬于弧后盆地。根據(jù)最新的觀測數(shù)據(jù)顯示,東勞烏海槽的地形呈現(xiàn)一個倒三角形,南側(cè)屬于張裂初期,而北側(cè)則是已經(jīng)打開了將近有 200公里寬。目前東勞烏海槽的南段距離島弧約40公里,張裂速度每年約9.6公分;北段距離島弧已有約103公里,張裂速度每年約3.9公分。就地形上來看,東勞烏海槽南側(cè)的海底地形與北側(cè)張裂中心外緣的海底地形高度相仿,但是海槽北側(cè)正在張裂的中心地帶,則是低了約500公尺。而且兩個區(qū)域的地震波速度和重力異常值也有明顯不同,甚至連新生的地殼巖石成分都不相同。這顯示弧后盆地的張裂在不同時期,似乎有不同的張裂特性。
造成弧后盆地在張裂的不同時期所出現(xiàn)的不同特征,可能與隱沒板塊及弧后張裂之間的相對位置不同,導致角落流形式的改變與巖漿來源地函的性質(zhì)不同所導致。根據(jù)數(shù)值仿真的結(jié)果顯示,在隱沒作用發(fā)生初期,弧后張裂的位置距離島弧較近,因此隱沒板塊脫水造成富含水的地函,大量部分熔融造成初期弧后張裂不僅速度較快,且地殼厚度也較厚。等到張裂后期,張裂中心遠離島弧附近的隱沒板塊脫水位置,巖漿開始由較干的地函部分熔融所產(chǎn)生,因此張裂速度減慢,形成的地殼也較薄。
近幾年來,關(guān)于隱沒帶地區(qū)的海底地形、地球物理和地球化學證據(jù),以及各項數(shù)值模擬的結(jié)果,都漸漸達成共識。其中弧后張裂這個現(xiàn)象,在地表上是個相當顯著的特征,卻是很難直接用板塊構(gòu)造學加以解釋。雖然用「角落流」這樣的觀念來解釋弧后張裂,對一般人來說還是很抽象,但這似乎已經(jīng)是學術(shù)解釋上的主流說法。如果未來沒有更突破性的新發(fā)現(xiàn),這個議題恐怕也就要塵埃落定了。
原文:Dunn, R. A. and Fernando Martinez, 2011, Contrasting crustal production and rapid mantle transitions beneath back-arc ridges, Nature, V469, P198–202.
董軍摘自:地球科學網(wǎng)