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所羅門群島地震:太平洋為何不太平?

 我是凡人不是仙 2013-02-08

  太平洋島國所羅門群島東南端的圣克魯斯群島附近海域發(fā)生里氏8.0級強烈地震,并伴隨有20多次余震,震級多在5.0級以上。這不是太平洋第一次“發(fā)威”,地震引發(fā)的印尼海嘯和日本海嘯依然歷歷在目,太平洋周邊的一些國家,包括日本、智利、新西蘭等,也都是著名的地震高發(fā)國家。此外,美國西海岸、印尼、新西蘭等地還分布著大量的活火山。太平洋為什么這么不太平?

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太平洋具體指哪里?

  與被海洋區(qū)隔開的大陸相比,大洋與大洋之間的邊界并不那么清晰。通常我們所說的太平洋包括亞歐大陸、澳大利亞、南極洲和美洲所圍限的海域。而國際航道測量組織(International Hydrographic Organization、IHO)的定義則更精確一些:太平洋以赤道為界,可分為北太平洋和南太平洋。北太平洋的邊界從赤道順時針依次為赤道-呂宋島-菲律賓海東緣-日本- 鄂霍次克海的東南邊緣-白令海和阿拉斯加灣南緣,然后大致沿著北美洲的西緣到赤道。而南太平洋的邊界從赤道逆時針依次是赤道-新幾內(nèi)亞島到東印度群島-所羅門群島至澳大利亞東部的珊瑚海,過新西蘭的東部邊緣然后大致經(jīng)東經(jīng)150°線到南極洲,沿南極洲的邊緣經(jīng)南極半島至南美洲最南端,沿南美洲的西界至赤道。值得注意的是,IHO劃定的邊界并沒有和大陸與大洋的自然邊界重合,很大一部分是沿著板塊邊界的,尤其是在美洲西緣部分。

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較深藍色部分海域太平洋是我們?nèi)粘Kf的太平洋范圍,而黑色線條所圈定的范圍則是國際航道測量組織所定義的太平洋范圍。 圖片來源:wiki commons

太平洋下的板塊與板塊活動

  根據(jù)板塊漂移學說,太平洋所涵蓋的地區(qū)除了太平洋板塊以外,還有菲律賓板塊、印度板塊的一部分、南極洲板塊的一部分和納茲卡板塊、科科斯板塊、胡安德富卡板塊。由于板塊的交界是地球上構(gòu)造活動最活躍的地帶,所以太平洋內(nèi)部和邊界非常的不穩(wěn)定,地震和火山頻發(fā),各種地質(zhì)災害頻繁。

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  地球上的十二大板塊:1亞歐板塊、2北美洲板塊、3南美洲板塊、4非洲板塊、5太平洋板塊、6南極洲板塊、7澳洲板塊、8阿拉伯板塊、9印度板塊、10菲律賓板塊、11科科斯板塊、12加勒比板塊、13納茲卡板塊、14斯科舍板塊、15胡安德富卡板塊。注:←|→為分離板塊邊緣, →|←為聚合板塊邊緣,↑|↓為轉(zhuǎn)型板塊邊緣。圖片來源 wiki commons

  板塊的邊界可分為分離板塊邊緣(divergent boundary)、聚合板塊邊緣(convergent boundary)以及轉(zhuǎn)型板塊邊緣(transform boundary)三種。在分離板塊邊緣,巖漿從地球深處上升至地表,這里是板塊生產(chǎn)的地方,如大洋中脊等;在聚合板塊邊緣,兩塊板塊互相擠壓,這里是板塊消亡的地方;而在轉(zhuǎn)型板塊邊緣,情況則比較特殊,在那里板塊的運行方向與板塊邊界大致平行,相鄰的板塊之間只發(fā)生側(cè)面的摩擦。

  有了這些知識,再根據(jù)上面的插圖,我們就不難發(fā)現(xiàn):雖然大洋中脊(太平洋板塊與納茲卡板塊、南極洲板塊的交界處)的活動仍然在使太平洋板塊不斷地擴張,但是在該板塊與其它各大板塊相交的邊緣大部分都是聚合型,這使得它不斷被多方位蠶食。而與此類似的是,菲律賓板塊也在不斷地向亞歐板塊俯沖,聚合的速率要大于新生的速率。這些因素共同導致了太平洋以每年1~2厘米的速度不斷縮小。

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板塊邊界活動示意圖。圖片來源:w. w. norton & company

肆虐的地震與火山

  巨大的板塊俯沖運動絕不會“默默無聞”地進行。當板塊俯沖的地方發(fā)生在海底,則往往會形成巨大的海溝——世界上最深的馬里亞納海溝就在太平洋和菲律賓板塊交界的地方。此外,這種宏大的板塊運動會引起一系列的地質(zhì)變化,從而形成了多種地球上最宏大、最壯麗的景觀。

  首先是地震。如果在地幔環(huán)流的推動下,一塊板塊能夠均勻地持續(xù)不斷地向另外一個板塊之下進行俯沖,其實并不會產(chǎn)生劇烈的地震。但是板塊與板塊之間的接觸面往往都是十分不規(guī)則的,摩擦力和不規(guī)則平面間的鎖固作用會阻止板塊順利下滑,此時兩個板塊就會發(fā)生輕微的彈性形變以積蓄力量,直到這個力量大于靜摩擦力。接下來發(fā)生的就是地殼發(fā)生相對運動以釋放之前積蓄的應力,產(chǎn)生或大或小的地震。

  位于澳大利亞板塊與太平洋板塊之間的所羅門群島無疑是地震熱點之一。而同樣位于這兩塊板塊之間的新西蘭,位于南美洲板塊與納茲卡板塊之間的智利,以及位于亞歐板塊、菲律賓板塊、北美板塊以及太平洋板塊四大板塊交界處的日本,也都是著名的地震高發(fā)國家。

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1990年至2000年地球上所有地震的震中分布,不難發(fā)現(xiàn)絕大部分地震熱點都集中在板塊邊界。圖片來源:transport-pf.or.jp?

  火山則是板塊運動帶來的另一種地質(zhì)奇觀。這種地下的熔融巖漿噴出地球的固體表面的過程,有時十分劇烈,甚至能炸掉半個山峰,有時又會非常平靜,巖漿上涌然后默默冷卻形成玄武巖。

  巖漿從何而來?與想象中的不同,他們其實是高溫高壓下固態(tài)巖石熔融后形成的效果。使固體熔融不外乎這幾種方法:提高溫度、降低壓力和降低熔點——但是巖漿的形成往往用的不是第一種方法。在大洋中脊地區(qū)的熔融主要是通過降低壓力,地球軟流圈的物質(zhì)上涌,所受的壓力逐漸降低,最終發(fā)生熔融形成巖漿。而在俯沖帶地區(qū)則是通最后一種方式:大洋板塊中含有大量的水,而在高溫巖石中加入少量的水則能能顯著降低巖石的熔點,因而不改變溫度和壓力就能形成流動的巖漿。

  火山不斷噴發(fā)并積累,在陸地上形成了山,在海洋中則形成了島。太平洋板塊向菲律賓板塊下俯沖,而菲律賓板塊又向亞歐板塊下面俯沖,從而形成了一系列呈鏈狀分布的海島——它們就是在政治軍事領域里常提到的第一島鏈和第二島鏈。

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圖中紅色的點表示火山。大洋中白色的寬條帶即為大洋中脊,地球上最大的海底火山帶。圖片來源:中國地質(zhì)圖書館]

“消失”的太平洋板塊去向何方?

  從俯沖帶一頭扎下去,被壓在大陸板塊身下之后,故事還遠沒有結(jié)束。俯沖下去的大洋板塊密度會比周圍地幔的密度略大一些,因此在重力及其他因素的作用下,太平洋板塊會慢慢地沉到地幔深部,直至地表以下2900千米深處的地核與地幔的交界處。

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俯沖帶地區(qū)的地震波層析成像結(jié)果。藍色箭頭表示測量剖面的位置和方向。半扇形是層析成像結(jié)果,自上而下深度越來越大,最下的虛線表示核幔邊界。掃描圖上的色彩表示運動速度,藍色部分運動速度更快,褐色部分運動速度更慢。]

  和板塊運動速度一樣,板塊在地幔中的俯沖速率也是非常小的,平均每年數(shù)毫米至數(shù)厘米不等。不過就這樣慢慢的,太平洋就會被地球吞進肚子里去了。然而,地球也并非是吃人不吐骨頭的惡魔,隨著地幔的環(huán)流,昔日的太平洋板塊還會有機會改頭換面出現(xiàn)在人們的視野中。不過當今天的太平洋板塊重新出現(xiàn)在地表的時候,亞歐大陸與美洲大陸等或?qū)⑦B為一體形成新的超大陸,太平洋已不復存在。

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