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[科普中国]-智利型俯冲带

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Uyede和Kanamori于1979年根据岛弧是大陆弧或大洋弧、上下盘耦合程度提出的俯冲带类型之一,是具有高应力、弧后区呈挤压状态的俯冲带。

俯冲带及其分类定义俯冲作用是指发生在汇聚板块边缘复杂的地质作用过程,表现为一个岩石圈板块相对于另一个岩石圈板块下降潜伏的过程。俯冲带即为俯冲板块的俯冲部分,发生俯冲作用板块的边缘地带,它是板块发生消减灭亡的区域。俯冲板块一般能下潜到很深的深度(650km),甚至达到了核幔边界2800km处(如东、西太平洋板块)。1

分类俯冲带的经典分类是Uyede和Kanamori于1979年根据岛弧是大陆弧或大洋弧、上下盘耦合程度提出的智利型(Chiles)和马里亚纳型(Marainas)分类。另外国际地学界根据俯冲作用所处的不同构造环境,将俯冲作用分为A型和B型。A型俯冲是指一个大陆岩石圈板块下降潜伏到另一个大陆岩石圈板块的过程,如落基山。B型俯冲是一个大洋岩石圈板块下降潜伏到另一个大洋岩石圈板块或大陆岩石圈板块的过程,它是基于板块构造学汇聚板块边缘的经典概念(毕尼奥夫带),典型的B型俯冲发育于太平洋的东、西两岸。A型俯冲作用往往伴随着B型俯冲作用发生或在其之后发生。

智利型俯冲带智利型俯冲带通常海沟较浅,贝尼奥夫带平缓;陆源物质大量供应,增生楔发育良好;俯冲板块与上覆板块紧密地耦合,加之俯冲带平缓,二板块之间接触面积大,出现大于8级的逆断层型地震;陆缘弧受挤强烈上升,形成高耸的山系和巨厚的大陆型地壳;弧后有逆断层活动;火山活动主要为安山岩—英安岩—流纹岩类型,岩浆黏度高,常呈爆发型;深成侵入作用比火山活动占优势。智利型俯冲带的形成可能与上覆板块向海沟方向主动推掩有关,如向西漂移的南美板块掩覆于太平洋洋底之上;也可能与俯冲板块的年龄较新(如年轻的纳斯卡板块俯冲于南美板块之下)有关,年轻、较热的板块浮力较大,致使下插板片倾角较小,俯冲板块与上覆板块之间的水平挤压力较强。2

马里亚纳型俯冲带马里亚纳型俯冲带通常海沟较深,贝尼奥夫带陡倾;海沟洋侧斜坡上张性断层和地堑发育,海沟内沉积层薄,海沟陆侧斜坡上增生楔不发育,弧前区出现塌陷构造侵蚀;地震震级较低,反映俯冲板块与上覆板块之间耦合不紧,其间存在着低应力状态,加之俯冲带较陡,二板块之间接触面积较小;洋内弧常有拉张活动,地形低矮,地壳较薄;弧后扩张作用显著;有广泛的火山活动,以玄武岩为主,安山岩数量不多,常见海底火山,为宁静式喷发。马里亚纳型俯冲带的形成可能与上覆板块退离海沟有关,如在马里亚纳弧后,菲律宾海板块向西推移,为弧后盆地的扩张提供了空间。这类俯冲带的形成还可能与俯冲板块年龄较老有关,如俯冲于马里亚纳弧下的太平洋西部洋底的年龄为侏罗纪。较老的大洋板块经长期冷却逐渐变重,致使下插板片陡倾,其重力下拉作用更加强烈。3

智利型和马里亚纳型区别1)应力类型,智利型处于挤压构造背景之下,马里亚纳型是在拉张背景下;

2)俯冲角度,智利型俯冲角度比较平缓,而马里亚纳型比较陡;

3)地震震级,智利型俯冲带发育有大量高震级地震,尤其是震级在8.0级左右的逆冲断层型地震几乎都发育在智利型俯冲带上,而马里亚纳型发生的地震震级一般比较低。由此可推断智利型俯冲板块与上覆板块之间的耦合程度是很高的,原因可能是俯冲板块与上覆板块的接触面比较粗糙,使它们能够比较好的耦合在一起,要发生震级比较高的逆冲断层型地震就要求压力很大,这样才能克服两板块之间的阻力使之发生滑动进而产生地震,马里亚纳型板块的耦合程度不是很高,可能是由于两板块接触面光滑或接触面之间存在岩浆或者流体等使接触面之间可以进行低应力的无震滑动;

4)岩浆类型,智利型岩浆类型为安山岩-英安岩-流纹岩类型,且安山岩十分发育,安山岩在大陆弧和成熟岛弧比较发育,马里亚纳型则以玄武岩为主,安山岩较少;

5)俯冲板块的年龄,智利型年龄较为年轻,马里亚纳型则较老。年轻的俯冲板块较热,板块浮力大,所以形成的俯冲角度小,而老的俯冲板块较冷,密度大,俯冲板块下沉变重,形成的俯冲角度自然也较大。另外也有观点认为,俯冲板块的年龄也可以影响到地震的震级,因为智利型板块较热,板块俯冲到上覆板块之下需要很大的力,因此形成了逆冲断层型地震。2

本词条内容贡献者为:

屈明 - 副研究员 - 西南大学