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島弧。原圖鏈接

島弧(英語:Island arc),是活躍的火山的長鏈,沿著收斂的構造板塊邊界(例如火環)發現強烈的地震活動。大多數島弧起源於大洋地殼,是岩石圈沿俯衝帶下降進入地幔的結果。根據島嶼的地震活動性和火山的存在,活動弧是具有相關的深地震帶的新近火山的山脊,具有獨特的彎曲形式,活躍的或最近滅絕的火山鏈,深海海溝以及火山弧凸面上的大型負布格異常。

概述

島弧的火山可以是活動的或不活動的,許多作者認為與火山弧有關的小正重力異常是由於弧下存在緻密的火山岩。非活動弧是一連串的島嶼,其中包含較老的火山岩和火山碎屑岩。[1]許多火山鏈的彎曲形狀和岩石圈下降的角度有關。如果板塊的海洋部分由弧形凸面上的海床表示,並且如果撓性區域發生在海底溝槽下方,則板塊的撓曲部分與下方的貝尼奧夫區域大致重合大多數弧。

位置

大多數現代島嶼弧都靠近大陸邊緣(主要在太平洋的北部和西部邊緣)。然而,雖然來自某些大陸邊緣的證據表明,某些弧可能在中生代晚期或新生代早期向大陸遷移,但是,沒有來自弧內部的直接證據表明它們一直存在於大陸的當前位置。對大陸島弧的運動可以是可能的,如果,在某些時候,古貝尼奧夫帶 跌向本大海,而不是向大陸的今天,在大多數弧線。這將導致弧與大陸之間海床的損失,並因此導致弧在擴散期間的遷移。島弧的斷裂區,其中一些活性島弧終止可以以板塊構造方面被解釋為來自移動造成沿轉換斷層,[2][3]其是在地殼既不被消耗,也不產生板塊邊緣。因此,這些非活動島鏈的當前位置歸因於岩石圈板塊的當前模式。但是,它們的火山史表明它們是較舊的島弧的碎片,不一定與當前的板塊樣式有關,可能是由於過去板塊邊緣的位置不同所致。

構造形成

了解引起地幔融化的熱源是一個有爭議的問題。研究人員認為,熱量是通過平板頂部的摩擦產生的。但是,這是不可能的,因為軟熔層的粘度隨溫度升高而降低,並且在部分熔融所需的溫度下,軟熔層的粘度如此之低,以至於不會發生剪切熔融。 現在認為水是驅動電弧下部分熔化的主要試劑。已經顯示出在下降的平板中存在的水量與地幔的熔化溫度有關。[4] 存在的量越大,地幔的熔融溫度降低得越多。隨著壓力的增加,水在礦物轉化過程中釋放出來,其中攜帶水最多的礦物是蛇紋石。

隨著水化板的下沉,這些變質礦物反應導致板上部的脫水。熱量也從周圍的軟流圈傳遞給它。隨著熱量傳遞到平板上,建立溫度梯度,使得平板附近的軟流圈比周圍區域(尤其是平板上部附近)更涼爽,更粘稠。然後,將這種粘性更大的軟流圈與平板一起向下拖動,從而使粘性較小的地幔流入其後。正是這種下沉的地幔與從下沉的平板上升的含水流體之間的相互作用,被認為會在地幔穿過其濕固相線時產生部分融化。[5] 另外,一些熔融物可能是由於熱的地幔材料在地幔楔內上升所引起的。[6]如果熱物料上升得足夠快,以致幾乎沒有熱量散失,則壓力降低可能會導致壓力釋放或減壓部分熔化。

在島弧的俯衝側是一條深而狹窄的海洋海溝,它是下降板塊和上覆板塊之間邊界的地球表面的跡線。通過在板的前緣上相對緻密的俯衝板的向下重力拉動來產生該溝槽。沿著俯衝邊界發生多次地震,地震震源位於島弧下方,深度不斷增加:這些地震定義了貝尼奧夫帶。

島弧可以在海洋內部環境中形成,也可以由大陸殼的碎片形成,這些碎片已經從鄰近的大陸陸塊或在大陸邊緣活躍的俯衝相關火山中遷移出來。

特徵

以下是大多數島弧中存在的一些廣義特徵。

  • 前弧:該區域包括海溝,增生棱鏡和前弧盆地。系統海面的海溝出現了顛簸(小安第列斯群島的巴巴多斯就是一個例子)。前弧盆地形成於前弧脊和島弧之間;它是一個不受干擾的平坦沉積區。
  • 溝渠:這些是海盆最深的特徵。最深的是馬里亞納海溝(〜36,000英尺)。它們是由海洋岩石圈彎曲形成的,形成於島弧的海洋一側。
  • 後弧盆地:它們也被稱為邊緣海,形成於由後弧脊界定的島弧的內凹側。由於對現有島弧的裂陷,它們是對張力構造的響應而發展的。

貝尼奧夫區或瓦達蒂-貝尼奧夫區:這是一個俯沖在俯衝板下面的平面,發生強烈的火山活動,這是由弧下地震事件的位置確定的。地震發生在近地表至約660 km的深度。貝尼奧夫區的傾角範圍為30°到接近垂直。 在大陸邊緣和弧形凹面一側的島弧之間可能會形成一個海盆。這些盆地的地殼既可以是大洋,也可以介於普通大洋殼和各大洲之間。盆地中的熱流高於正常的大陸或海洋區域。 一些弧,例如阿留申群島弧,在弧的凹面側向進入大陸架,而大多數弧則與大陸殼分離。 兩個岩石圈板塊之間的運動解釋了活動島弧的主要特徵。島弧和小洋盆位於上盤上,與貝尼奧夫地區的正常洋殼相交的下降板相交。海洋板塊向下急劇彎曲會產生溝槽。

島弧中的火山岩

通常有三個火山系列,形成島弧中的火山岩類型:[7]

  • 該拉斑系列- 玄武安山岩和安山岩。
  • 該鈣鹼性系列-安山岩。
  • 鹼性系列-亞組鹼性玄武岩和罕見的,非常高的鉀軸承(即鉀玄)熔岩。

該火山系列與俯衝帶的年齡和深度有關。在岩漿從相對淺的深度形成的年輕俯衝帶之上,很好地表示了岩漿岩漿系列。鈣鹼性和鹼性系列見於成熟的俯衝帶,與更深的岩漿有關。安山岩和玄武岩安山岩是島弧中最豐富的火山岩,表明鈣鹼性岩漿。在日本的島弧系統中可以看到,有些島弧具有火山系列分佈,在該島體系中,隨著距溝渠距離的增加,火山岩從菱鐵礦(鈣鹼性)變為鹼性。

弧岩漿作用涉及多個過程,這導致遇到的岩石成分範圍廣。這些過程包括但不限於岩漿混合,分餾,部分熔融和同化的深度和程度的變化。因此,這三個火山系列導致了廣泛的岩石成分,並不對應於絕對岩漿類型或源區。

參考資料