[科普中国]-日本列岛何去何从？岛弧地区并非缓慢滑向深渊，而是挤压成山

日本将滑向马里亚纳海沟？谣言看世界地图，我们会发现太平洋板块与东日本地区陆地板块相互交接，海洋板块潜入陆地板块下方，在交界处形成日本海沟。日本海沟是一条位于日本东北沿岸，太平洋深海海底的著名海沟，长度800公里，宽度100公里，最深处可达8000米。同时，日本海沟是还太平洋火山地震带的一部分，2011年3月11日的东日本大地震就发生在其附近的洋底。这场灾难不仅促使学术界对日本海沟的研究进入了一个新的活跃周期，“日本列岛正在滑向马里亚纳海沟，未来可能沉没”的猜想由此传出，并引起了轰动。之所以引起轰动，正是因为这一说法并非完全生搬硬造。其依据的主要事实便是太平洋板块确实在以每年约10cm的速度向日本方向移动，并逐渐沉入日本海沟。但是谣言炮制者将日本海沟替换为了更加出名的马里亚纳海沟，将板块间的复杂作用简化为了日常经验可以类比的“滑向深渊”。虽说造谣者的手段并不高明，但确实具备相当的迷惑性，对于缺乏地理地质知识的普通人而言，即便感觉不甚靠谱，也不知从何处反驳。那么，事实真相到底是怎样的？太平洋板块确实在向日本方向移动，那位于板块边缘的日本海沟岂不是真的在向日本方向移动？日本列岛东岸的一系列海沟、海槽等是陆地板块与太平洋板块相互作用的结果如果我们将地球的结构类比为一颗煮熟的鸡蛋，蛋黄就是地核，蛋清是地幔，最外层的蛋壳就是地壳。地壳和地幔由类型不同的岩石构成，地幔密度较大，地壳密度较低，因此地壳浮于地幔上方。虽然地幔外层已经冷却并硬化，但地幔内部随着深度的增加温度也会逐渐增高。在高温作用下，地幔也将变的柔软而富于流动性。因此，地幔上层的硬化部分将会携带着位于其上的地壳在地球表面缓慢移动，这种移动的板状结构，就是所谓的板块。板块学说告诉我们，地球表面由六大板块和若干次级板块拼合而成，其中既有大陆板块，也有海洋板块，每个板块都围绕着不同的回转轴进行着缓慢的旋转。大陆板块的地壳厚达几十公里，浮于密度较重的地幔上方。大陆板块的相互交界处将会产生剧烈的造山运动，如喜马拉雅山脉就是由印澳板块与欧亚大陆板块间的碰撞产生。而海洋板块的厚度则只有数公里，且大部分都由较重的地幔形成。性质上的差异导致海洋板块在与大陆板块的碰撞过程中，密度较重的海洋板块将“潜入”陆地板块下方并一直向地球深处运动。因此，大陆板块与海洋板块的相互交界处将形成岛弧、海沟和海槽等地貌，日本列岛东岸的一系列海沟、海槽等就是陆地板块与太平洋板块相互作用的结果。日本岛弧地区并非缓慢滑向深渊，而是挤压成山根据板块构造理论对日本岛弧的成因解读，太平洋板块在欧亚板块边缘俯冲潜没，日本岛弧就是太平洋板块潜没过程中的产物。与上图中马里亚纳海沟的形成方式类似，位于日本东部的“岛弧-海沟”区域，是由洋壳插入大陆板块，在两者界面处形成日本海沟。大陆板块下方由于物质增多，向上抬升。在洋壳的俯冲过程中，板块移动不仅带来大量物质，更导致板块间应力升高，造成地震与火山频发的后果。同时，持续的板块运动还将挤压岛弧所在陆地板块的前缘，使岛弧面向海沟的一侧下凹形成弧前盆地。之后，随着大洋岩石圈物质在俯冲过程中被刮落，盆地内的沉积物越积越多，最终填平，关东平原正是由此机制形成。而位于关东平原西北侧的弧后区域受强烈的挤压抬升，则形成高耸的山脉，与今日的青藏高原和四川的情形类似。所以说，形成岛弧的地区虽然往往毗邻海沟，但却并非缓慢滑向深渊，而是挤压成山。与我们的日常经验相反，海沟的产生并非是海洋地壳在两侧受拉的情况下裂开，而是恰恰相反——海沟的产生，正是板块间相互挤压，一方下潜至另一方之下的结果。因此，日本列岛恐怕在可以预见的将来都没有陷入海沟的可能性，相反，日本列岛东岸陆地板块一直受到海洋板块的挤压，处于抬升趋势，露出水面的部分也在相应增加。上图可见，日本列岛几乎整体位于造山带上方，也就是说，日本列岛不仅不会沉没，面积还会缓慢增加。作者| 张昊 大阪大学产业科学研究所 助理教授审稿人| 荆博 中国建筑材料工业地质勘探中心 高级工程师文章由腾讯科学“科普中国头条创作与推送项目”团队推出转载请注明来自“科普中国”参考文献：1. https://www.gsj.jp/geology/geology-japan/geology-earth/index.html2. https://www.gsj.jp/geology/geology-japan/geology-japan/index.html3. https://www.zhihu.com/question/506850914. http://blog.renren.com/share/224765976/58539476955. http://www.nikkei-science.com/201710_026.html