大洋板块俯冲到多深
由于大洋板块较之大陆板块往往具有密度大、厚度小、位置低的特点,
故大洋板块一般地俯冲于大陆板块之下.
D 本题题干是:大洋板块俯冲到大陆板块之下,这里往往形成( )本题考查海底地形的成因。大洋板块俯冲到大陆板块之下,大陆板块被抬升,属于消亡边间,常常形成岛孤和海岸山脉以及褶皱山脉。如太平洋板块俯冲到亚欧板块下方,形成岛弧和海岸山脉及褶皱山脉。所以本题选择D选项。
在板块构造学说中,一个尚待解决的关键问题是驱动机制的问题,最流行的假说为地幔对流。地幔对流说的最主要依据之一是大洋板块向大陆岩石圈的俯冲。但是,大洋板块俯冲到什么深度?对流是局限在上地幔还是整个地幔?这些问题的解决只能靠地球物理资料,
从物理性质看岩石圈也是一个力学边界层,其下方软流圈是一个热边界层。从热力学理论可知,如果位于670km的上下地幔间断面是一个相变面,则相变可以增强地幔对流,这符合全地幔对流假说。但是如果它不是相变面而是物质成分变化的密度间断面,则密度跃变将阻挡地幔对流,把它局限在上地幔,或者使上下地幔分别有各自的对流。因此,地幔对流说可分为全地幔对流说、上地幔对流说及上下地幔分别对流说,它们都想从板块俯冲多深上找依据。在地球科学中证据常比假说重要,因为一条过的硬的证据有可能推翻十个假说。
许多俯冲带的岩石圈已经过详细地球物理调查,发现俯冲板块具有高阻、高波速和高地震品质因数的特征。图3.6是一条典型的横穿东太平洋俯冲带的地球物理剖面。太平洋板块从温哥华岛向北美大陆下方俯冲,俯冲的大洋岩石圈Vp=8.1~8.33km/s,ρ=1000~10000Ω·m。在此板块顶部有一个Vp=6.35和ρ为几十欧姆米的亚层。俯冲板块下方的软流圈Vp=7.7km/s,ρ=100~300Ω·m。这种结构模式反映了在100km深度的范围内,俯冲板块主体是相对冷而干的,但伴随俯冲作用和脱水,在其顶面(大陆岩石圈底部)发生熔融,角闪石、辉长岩及石英榴辉岩在高温高压下析出钙碱玄武岩浆系列。
图3.7展示了横穿汤加海沟的反演地震体波品质因数Q剖面。如图可见,高Q值的俯冲板块一直延伸到670km间断面附近,软流圈对应低Q值。在俯冲板块上方的楔形部位,Q值极低,反映伴随俯冲的上升岩浆活动,图3.7的结果实在太理想了,令人不禁怀疑地震反演时是否加了过强的地质约束。不过总的来说,俯冲板块对应地震体波能量的弱衰减,而它上方楔形带对应强衰减的规律应该是可信的。
在上述关于俯冲带地球物理研究的鼓舞下,多年来科学家们对俯冲带进行了大量的研究,想通过体波的地震层析成像圈定俯冲带的插入范围,尤其是看它们是否穿过670km附近的间断面而进入下地幔。西太平洋有当今世界年龄最老的俯冲带。根据Fukao等人(1992)最新P波层析成像结果,在这里发现反映俯冲板块的高速体插入到670km界面之后,沿此界面平伸加厚(图3.8(a)、(b)。Fukao和Maruyama(1994)等人认为,不仅这种俯冲下去并沿670km间断面的高速体是冷的大洋岩石圈及其积聚物,而且并不位于现代俯冲带下方的高速体(图3.8(c)、(d)也是古老俯冲带在670km间断面附近积聚的结果。一个厚达上百公里的板块下插到670km界面附近,必然伴随有深源地震。在图3.7中所示的斐济—汤加俯冲带,的确多有震源深度超过500km的地震发生,震源最深达700km。就全球而言,深源地震多发生在大洋板块俯冲带向大陆的一侧,最深达720km。深源地震的数据支持了上述高速体反映板块俯冲及其沿670km界面积聚的假说。粗略假定大洋扩张的速率为5cm/a.而俯冲角为45C左右,则在18~19Ma期间板块可俯冲到670km界面附近。东太平洋海沟的俯冲至少已持续了170Ma,因此即使由于局部熔融部分物质呈岩浆上升使大陆增生,仍有大量大洋岩石圈分异的残余积聚在邻近大陆的上地幔底部。这些物质应该是钙碱亏损的地幔岩石。假定原岩为石榴子石二辉橄榄岩(上地幔的常见岩石),在局部熔融时析出玄武岩浆后留下难熔矿物可能具有较高的波速。同时,持续的俯冲也造成上地幔底部围压的增高,间接地提高波速。因此,我认为此处软流圈下方的高速体不一定全部由“冷”的俯冲板块引起,而与岩石组成也有关系。实际上波速扰动200m/s如果全由温度变化产生,可反映400C的温度差异,经过几千万年的俯冲和积聚之后,设想冷板块在670km深处仍保持“冷”的状态似乎不大合适。
图3.6 东西向穿过温哥华岛的波速Vp(a)及地电(b)剖面
显示俯冲板块主体具有高波速和高电阻率的特征,但其顶部有低电阻率的亚层
图3.7 过汤加海沟的地震Q值剖面示意图
图3.8 地震体波层析成像的四种典型剖面示意图
标明高速体与现代俯冲带和670km间断面的关系
地球科学的发展历史经常与一些令人惊异的新假说分不开,最近,一些地球科学家提出板块穿过中幔圈,一直俯冲到核幔边界,其依据是地震层析图上某些陡立地幔的高速体的存在。Grand等人(1997)发表的横穿过北美纬度30°线的长剖面(图3.9),被作为这种“冷”的板块下插的典型证据,因为Yp和Vs成像的结果比较一致。他们认为,北美大陆下方的这个穿入下地幔的高速体,是1亿年前的Farallon“冷”板块。换句话说,板块俯冲可穿过中幔圈进入地核,与上升的热羽柱形成过地幔的全球垂向物质对流。对于这种极富想像力的新假说,现在还不能过多评价,但就它的论据本身,是值得怀疑的。从第一讲的讨论知,在地幔中,决定波速第一位的参数是成分及压力,其次才是温度,把波速升高与物质变“冷”一一对应起来是没有岩石物理学根据的,再者由层析图显示下地幔波速扰动在士20%的范围内,我们没有理由假设原始地幔形成时是绝对均匀的,其物质成分连1%~2%的横向变化都不存在,而这种变化即可反映为波速升高2%。自然界分形的现象是普遍存在的,从小的尺度的测量也许可以推广到大尺度上。在大的结晶岩基上物理调查的结果都证明,位于岩基不同部位采集的岩样的物理参数显现正态分布,其标准差在5%~10%之间。因此,可以推测,中幔圈的岩石波速2%的扰动很可能是正常的,反映出原始地幔形成时物质成分的不均匀性。因此,不应把这种大尺度的高速体与“冷板块”或“冷柱”等同起来,因为高速不一定就“冷”,而且经过1亿年的下插板块到达核幔边界后也不一定仍然是“冷”的。另外,也存在许多否定的论据。例如,板块既然插入下地幔,怎么没有观测到震源深于720km的地震?中幔圈岩石的刚性比岩石圈板块强得多,岩石圈板块怎么能把两千公里厚的中幔圈穿透?岩石圈板块如果真的穿过巨厚中幔圈,必定经过各种化学分异作用而萎缩,会呈现上粗下细的几何形状,为什么波速扰动层析图上呈现的不是这种形状?我们认为,在这些问题没有得到有根据的回答之前,对“冷板块俯冲到幔核边界”的说法还是不要急于赞同为好。此外,根据物理计算揭示,板块驱动力以板块拖曳力为主,它是随深度指数减小的。
板块拖曳力下沉力(slab-pull force)随深度Z的变化可根据以下公式估计。对上地幔,假定板块冷,因而密度比地幔大,产生的负浮力为(Richter and Mckenzie,1978):
后板块地球内部物理学导论
其中:g=9.8m/s2为万有引力常数;α为热膨胀系数;ρm为板块底部的密度;T1为地幔温度;L为板块厚度,约为85km;d+L为上地幔厚度(670km),Re为热Reynolds数,正比于Pm、板块的比热及沉降速率。
由此公式计算出,板块拖曳力最大约为(1~2)×1013N/m,其中还包括300~400km深处的橄榄岩—尖晶石结构相变的附加驱动力,它比上涌软流圈在洋脊的推力(计算为2×1012N/m)大一个级次,看起来像是板块俯冲的主要驱动力。另外板块的拖曳力随深度Z指数减小,当接近下地幔时Z=d,有Fsp=0,不再下沉。但是,由于620~670km处为相变过渡带,这时,俯冲板块沿薄弱的边界层继续前冲和积聚是可能发生的。因此Fukao等人层析图中反映的高速体可能与板块俯冲有关。但是,如果说冷板块继续向下俯冲并穿过下地幔,则难以用板块拖曳力来解释。
图3.9 沿纬度30.1°横穿北美的体波层析剖面
显示地幔波速相对于全球平均波速的变化。剖面位置示于下方,+号为波速加大,-号为波速减少。此剖面P波和S波速度扰动比较吻合,提供了较可信的层析图
大洋板块俯冲到多深
就全球而言,深源地震多发生在大洋板块俯冲带向大陆的一侧,最深达720km。深源地震的数据支持了上述高速体反映板块俯冲及其沿670km界面积聚的假说。粗略假定大洋扩张的速率为5cm\/a.而俯冲角为45C左右,则在18~19Ma期间板块可俯冲到670km界面附近。东太平洋海沟的俯冲至少已持续了170Ma,因此即使由于局部熔融部分物质呈...
最深的海底有多深?
最深的海底是马里亚纳海沟的斐查兹海渊,最深处为11034米。马里亚纳海沟是太平洋板块往菲律宾板块下面俯冲形成的,整个俯冲体系全长约2800公里,呈南北走向,海沟的大部分水深在8000米以上。如果把世界最高的珠穆朗玛峰放在沟底,峰顶将不能露出水面。不少的登山家成功地征服了珠穆朗玛峰,但探测深海...
海沟是怎么形成的
板块相向运动形成的,大洋板块相对于大陆板块的水平位置要低一些,相向运动时,大洋板块俯冲到大陆板块之下,就形成了海沟。海沟(trench)是位于海洋中的两壁较陡、狭长的、水深大于5000m(如毛里求斯海沟5564m)的沟槽,是海底最深的地方,最大水深可达到10000米以上(马里亚纳海沟11034m)。海沟特征:...
大陆板块与大洋板块
当板块俯冲至一二百公里深处,摩擦增热,导致下插板块或上覆地幔物质产生部分熔融,从而有岩浆上升并喷出地表,形成与海沟平行延伸的火山弧(见岛弧)。火山弧与外弧之间发育弧前盆地。弧后拉张作用则形成弧后盆地(亦称边缘盆地)。在板块俯冲作用下,形成统一的沟-弧-盆系。
太平洋有多深多少米?
最深处为马里亚纳海沟,深11034米 太平洋有多深世界上最深的地方是不是在太平洋 是在太平洋。马里亚纳海沟,又称"马里亚纳群岛海沟",是目前所知地球上最深的海沟,该海沟地处北太平洋西部海床,靠近关岛的马里亚纳群岛的东方,该海沟为两个板块辐辏俯冲带,太平洋板块在这里俯冲到菲律宾板块(或细分...
地球地壳冷知识
密度大的大洋板块会俯冲到下方,俯冲角度有大有小,一般密度越大角度越大。西太平洋洋壳年纪大,又厚又硬,俯冲亚欧板块的角度甚至接近90度。俯冲的地方会形成一个长长的洼地,就是 海沟, 俯冲角度越大,海沟越深。大洋板块俯冲到100公里的深度时,在高温高压下就怂了,变成熔融状态。这些熔融...
世界上最深的地方是哪里?
截止到2019年7月20日,世界上最深的地方马里亚纳海沟。海沟最深处的地方达6~11千米,是已知的海洋最深处,这里水压高、完全黑暗、温度低、含氧量低,且食物资源匮乏,因此成为地球上环境最恶劣的区域之一。 马里亚纳海沟是板块俯冲地带,海底地质运动非常活跃。
板块构造与地质作用
俯冲地区岩浆的起源一般较深,大多为幔源和壳幔混源,且与板块的俯冲活动紧密相关。当大洋板块向大陆板块之下俯冲到一定深度(一般>80 km)时,由于地热增温、板块俯冲的摩擦增温及压力的增高,使原来洋壳中的含水矿物(如蛇纹石、角闪石及沉积物等)发生大量的脱水。这种热液水降低了岩石熔点的温度,使得原来的洋壳发生...
地幔对流与俯冲板块的角度问题
当俯冲板块达到670km深度之后,由于该界面处上、下地幔之间黏滞性的差异,其俯冲物质将堆积在界面附近。当堆积物多到一定程度的时候,它将作为整体沉入下地幔之中,而在下地幔之中形成一些冷而致密的块体,所以下地幔中的密度横向不均匀性,可能反映了地幔对流所携带的沉入下地幔的俯冲带物质。这就是...
马里亚纳海沟是由哪两个板块形成的?
1. 马里亚纳海沟的形成是由太平洋板块向下沉入菲律宾海板块上方,而不是太键雹平稿带帆洋板块。2. 该海沟的俯冲体系全长约2800公里,呈南北走向,其大部分区域水深超过8000米。3. 马里亚纳海沟不仅拥有全球最深的斐查兹海渊,深度达到11034米,还包括正在扩张的海槽——马里亚纳海槽,以及活跃的火山弧...
迪盾磷霉: 由于大洋板块较之大陆板块往往具有密度大、厚度小、位置低的特点, 故大洋板块一般地俯冲于大陆板块之下. 下面有个板块附冲图,可参考一下:
鄂托克旗13884188812: 不同板块边界的岩浆作用特点有何不同? - ?
迪盾磷霉: 首先,板块边界主要包括离散型板块边界(也称生长边界或扩张型边界)、汇聚型板块边界(也称消亡边界)和转换型边界(即转换断层).其中离散型板块边界和汇聚型板块边界主要以火山运动为主,转换型边界多发生变异作用.在离散型板...
鄂托克旗13884188812: 七年级上地理读“海底地形图”海沟的成因可能是什么 - ?
迪盾磷霉:[答案] 大洋板块与大陆板块相撞,大洋板块位置低、比较重,会发生俯冲.大洋板块俯冲到大陆板块下面,两板块接触地带形成很深的海沟.
鄂托克旗13884188812: 地震发生在哪一层?地壳?地幔?地核?还是全部都有可能??
迪盾磷霉: 地震发生在地壳.在地幔、地核不会发生地震.当然深源地震发生的深度最深的达768公里,远远超出了地壳的平均厚度.理论上地壳的平均厚度约17千米.根据板块构造学说,板块的厚度变化较大,约在几十公里至二百公里.环太平洋地震带属于大洋板块的俯冲边界,刚性的岩石圈向下俯冲的深度就比较深(即超过17公里深的物质并不是软的塑性的软流圈,包括11月8日发生在东海220公里深处的7级地震),并形成了绝大多数的中源地震与深源地震.
鄂托克旗13884188812: 生长边界与消亡边界是什么意思 - ?
迪盾磷霉: 海底扩张学说认为海岭是新的大洋地壳的诞生处.地幔物质从海岭顶部的巨大开裂处涌出,到达顶部冷却凝固,形成新的大洋的地壳.以后继续上升的岩浆,又把早先形成的大洋地壳,以每年几厘米的速度推向两边,使海底不断更新和扩张....
鄂托克旗13884188812: 海底地形中,最深的部分是? - ?
迪盾磷霉: 海沟,最深的海沟为马里亚纳海沟,可以把珠穆朗玛峰插进去.马里亚纳海沟(Mariana Trench)是世界最深的海沟,它位于菲律宾东北、马里亚纳群岛附近的太平洋底, 这条海沟的形成据估计已有6000万年,是太平洋西部洋底一系列海沟的...
鄂托克旗13884188812: 海洋中最深的地方位于?高一地理 - ?
迪盾磷霉: 海沟~~因为海沟是由于地壳运动板块运动~~大洋板块和大陆板块相撞的时候~~大洋板块较薄所以俯冲到大陆板块下就形成海沟了
鄂托克旗13884188812: 大海有底吗 - ?
迪盾磷霉: 大陆架指大陆边缘被海水淹没的部分,为陆向海自然延伸和缓倾的浅水平台.其范围自低潮线起,到洋底向海方向坡度迅速变陡处(即大陆架外缘、也称大陆坡折线)为止,沉积物来自大陆.外缘水深为21~621米,平均为133米;宽度为0~...
鄂托克旗13884188812: 世界大洋最深处在哪? - ?
迪盾磷霉: 世界海洋最深处,是太平洋上的马里亚纳海沟,最深处达到11034米,为于菲律宾附近,是太平洋板块向欧亚板块下俯冲后形成的. 平均深度约是3347米. 人在徒手的情况下,曾有人创造的深度是大于400米,这个人借助于绳索和重物迅速下沉,并借助气囊迅速上浮,但是没有氧气、抗压力设备等,基本可以算是不使用潜水装备的. 穿潜水衣,并使用氧气的,安全潜水深度也是400米左右,如果要潜入更深的深度,必须使用特种氧气,即氧气和稀有气体的混合气体,可以潜入更深的深度,但危险也进一步加大,主要是血液溶解其它气体的问题. 借助深水潜艇,以现在的科学技术,人可以潜入马里亚纳海沟的最深处!
鄂托克旗13884188812: 板块构造理论是如何诞生的? ?
迪盾磷霉: 在20世纪60至70年代地球科学发生了一场革命,这就是板块构造理论的诞生,这主要来自于人类对海洋知识的积累和升华.在此之前地球科学理论主要依据对大陆的研究...