俯沖帶形成機(jī)制的可檢驗(yàn)假說和檢驗(yàn)方案

作者:牛耀齡; 沈芳宇; 陳艷虹; 龔紅梅 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院; 北京100083; 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室海洋地質(zhì)功能實(shí)驗(yàn)室; 山東青島266061; Department; of; Earth; Sciences; Durham; University; Durham; DHI; 3LE; UK; 中國科學(xué)院海洋研究所; 山東青島266071

摘要:五十年前板塊構(gòu)造理論的誕生是地球科學(xué)領(lǐng)域的一場(chǎng)革命,它為理解地球如何運(yùn)作構(gòu)建了基本框架。過去五十年對(duì)該理論的進(jìn)一步研究告訴我們地質(zhì)過程最終都是地球熱損失的結(jié)果。例如,大洋巖石圈板塊在洋中脊形成,其運(yùn)動(dòng)和增生以及最終通過俯沖帶進(jìn)入地幔導(dǎo)致地幔冷卻降溫,從而導(dǎo)致大規(guī)模的地幔對(duì)流。亦即,板塊構(gòu)造的直接驅(qū)動(dòng)力是俯沖大洋巖石圈板塊的下沉力。因此,沒有俯沖帶就沒有板塊構(gòu)造,但是俯沖帶如何開始仍然有爭議。對(duì)俯沖起始的研究從未中斷,有數(shù)值模擬也有地質(zhì)推斷。2014年在西太平洋用三個(gè)IODP航次(350、351和352)來檢驗(yàn)“自發(fā)”和“誘發(fā)”俯沖開始的想法。所有這些努力都值得肯定,但這些是無法檢驗(yàn)的想法。無法檢驗(yàn)意味著沒有結(jié)果。本文介紹至今唯一可用地質(zhì)學(xué)方法檢驗(yàn)的假說,亦即“巖石圈內(nèi)橫向物質(zhì)組成差異導(dǎo)致的浮力差是俯沖帶形成的起因”。這種浮力差位于海底高原的邊部和被動(dòng)大陸邊緣,因此這些部位是未來俯沖帶起始的必然軌跡。在遠(yuǎn)離這些部位的正常洋盆內(nèi)因缺乏浮力差而俯沖帶不可能起始。換句話說,“所有島弧一定有大陸(或海底高原)基底”,這可以通過采集和研究島弧基底巖石來驗(yàn)證。

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