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弧后盆地

图片来自commons.wikimedia

弧后盆地(Back-arc basins)即坐落于火山弧后面的盆地。属于隐没系统中的地质构造单元。弧后盆地最广为讨论的应属分布在西太平洋一系列的弧后盆地,如:日本海、马里亚纳海沟、劳盆地等。

简介

弧后盆地是指岛弧靠大陆一侧的深海盆地,因其分布特征大多位在大陆与海洋的边缘,亦可称之为边缘海盆(marginal basin),有些弧后盆地会介于两个火山弧之间,是以也有些被称为弧间盆地(interarc basin)。水深约2000~5000米。与海沟、岛弧组成沟弧盆系。

活跃的岩浆活动

由于弧后盆地底下有著活跃的岩浆活动,因而使得弧后盆地有活跃的热液喷泉,也因此可能有化学性自营生物的聚落出现。日本岛和亚洲大陆分离,乃导因于日本海的弧后扩张活动。 弧后盆地在世界许多大洋边缘均有分布,以西太平洋边缘的最为典型。

成因

弧后盆地的形成被认为是和隐没脊轴远离海沟方向的运动有关系(隐没脊轴远离海沟的运动被称之为hinge rollback)。当隐没板块的向下运动速率大于水平方向的运动速率时,隐没脊轴的位置便会退后(远离海沟),令上覆板块有向前(靠近海沟)的运动空间,加上因为地涵的热对流,让上覆板块产生了向两侧扩张的力。因而形成弧后盆地。至于伸张的速率,有从非常小的每年数公分(如马里亚纳海沟),到非常快速每年数十公分(如劳盆地)。

类似中洋脊

在弧后盆地的扩张中心所喷发的火成岩,经常是玄武岩质,类似于中洋脊;两者的些微差异在于岩浆的含量,通常在弧后盆地中的岩浆水含量比较多,在中洋脊的则比较少。至于在弧后盆地中会有比较高的岩浆水含量,可能是来自于隐没板块将水带至深部,然后由此处释出至上覆板块的缘故。

1960年代,板块构造学说刚被广泛接受,但却难以解释在以聚合为主隐没带中如何出现拉张力?直到1970年代初期,才由海洋科学家Daniel E. Karig所提出的模型,使弧后盆地的形成可用板块构造学说解释。

大型开阔海洋盆地

处于伸展状态的漂流上覆大陆板块可在其内部发育陆上伸展盆地,甚至具有扩张中心的弧后盆地。 因此从概念上很清楚,“岛弧系统”只是从上覆大陆板块的边缘分裂出来的。 也就是说,“岛弧系统”必然有其大陆起源的基底。弧后扩张中心可以演变为大型开阔海洋盆地,“岛弧系统”可以演变为微型大陆。[1]

边缘盆地

台湾海峡具代表性

弧后盆地又可以称边缘盆地,与陆地上的盆地类似,中间深凹下去,周边岩石较高。它是边缘海内的具大洋型或过渡型地壳的构造盆地,像一个脸盆嵌在海底地壳上。陆缘延伸部分,是具挤压特征的弧后盆地。以台湾海峡为代表。该盆地的基底岩石由前寒武纪、古生代和早中生代的变质岩和海相碎屑沉积所构成。上部盖层由白垩纪至早第三纪浅海相、滨海相和陆相以及晚第三纪和第四纪海相和陆相沉积所组成。 在日本海,边缘盆地位于岛弧与大陆之间,而在菲律宾海,它位于岛弧与岛弧之间。另外,边缘盆地可以单个出现,也可以被海底岭脊分隔成若干次级海盆。边缘盆地的外形包括线状和等轴状,十分多样。[2]

前陆盆地推覆

台湾山脉东部褶皱陡升

位于台湾山脉东部的变质移置地体于晚第三纪末迁移并增生于台湾山麓地带上,并在西部台湾山脉和雪山山脉产生指向西的推覆构造,从而使得原先的边缘海盆地受挤压剪切而转化为西部台湾海岸平原台湾海峡的前陆盆地。前陆盆地一侧发育起来的推覆构造是A型俯冲的一种标志。在此过程中通过重叠的断层而使地层增厚,并又被褶皱。前陆盆地常有油气生成和储集。[3]

特色

  1. 地壳组成:大多数的地壳性质类似于海洋地壳;部分则是拉张变薄的大陆地壳。
  2. 地理位置:弧后盆地主要分布于西太平洋,少数分布在大西洋印度洋。有些是在火山弧与大陆之间,如:日本海;有些是在火山弧与火山弧之间,如:马里亚纳海槽。
  3. 其他特色:弧后盆地通常非常狭长(可能达数百公里到数千公里),且宽度较小(约几百公里)。至于宽度会受限制的原因可能是因为比较活跃的岩浆活动皆靠近隐没带,因此将弧后盆地拉张开的力量,变多半集中在靠近隐没带,所以宽度会受到限制。

实例

目前正在活跃的有:马里亚纳、东加-克玛德克、北斐济地中海等地区。大多数活跃的地区,仍是在西太平洋附近。目前没有再活跃的有:Parece Vela-Shikoku Basin、日本海等地区。另一方面,并非所有的隐没带都有弧后盆地,如:安地斯隐没带。

参考资料