漫话太平洋板块（5）
胡经国
五、太平洋板块边界
㈠、概述
太平洋板块的东北面，与探险家板块、胡安·德富卡板块以及戈尔达板块之间具有离散边界，分别形成探险家海岭、胡安·德富卡海岭和戈尔达海岭。
太平洋板块的中部东面，与北美洲板块之间沿着圣安德列斯断层形成转换边界；并且与里维拉板块和科科斯板块形成离散边界。
太平洋板块的东南面，与纳斯卡板块形成离散边界，即东太平洋海隆。探险家板块、胡安·德富卡板块、戈尔达板块、里维拉板块、科科斯板块和纳斯卡板块都是古法拉龙板块的残余。
太平洋板块的南面，与南极板块之间也是离散边界，形成太平洋－南极洋脊（Pacific-AntarcticRidge）。
太平洋板块的西面，与亚欧板块之间存在会聚边界。其中，靠北方的一边沉入欧亚板块之下；而中间部分则与菲律宾板块形成马里亚纳海沟。
太平洋板块的西南面，与印度－澳大利亚板块（印澳板块）形成复杂但是主要为会聚形式的边界；并且于新西兰北方沉入印澳板块之下，两者之间形成了一个转换边界，形成Alpine断层。而更往南一点，则是印澳板块沉入太平洋板块下方。
太平洋板块的北面沉入北美板块，形成汇聚边界，并且形成阿留申海沟与邻近的阿留申群岛。
㈡、洋中脊
1、概述
洋中脊（Mid-OceanicRidge），又叫做洋脊（OceanicRidge）、中脊、大洋中脊、中隆、中央海岭等，在地貌上是一条在大洋中延伸的洋底山脉；在地质上是一种巨型构造带，断裂构造特别发育。
洋中脊是贯穿地球四大洋、成因相同，特征相似的海底山脉系列，是地球上最长、最宽的环球性洋中山系。在太平洋，因其位置偏东，故称东太平洋海隆（海岭）。大西洋中脊呈“S”形展布，与两岸近于平行，向北可延伸至北冰洋。印度洋中脊分为3支，呈“入”字形展布。
板块构造学说认为，洋中脊是由于地幔对流上升形成的，是板块分离的部位，也是新洋壳开始生长的地方。洋中脊顶部的地壳热量相当大，是地热的排泄口；并且有火山活动，地震活动也很活跃。
洋中脊是整个地球表面唯一的规模最巨大的地体形态，它伸延的长度超过5万公里，是火山作用形成的洋底山脉。洋脊存在于所有大洋盆地中，并且几乎把大西洋、印度洋各分为两部分，因此洋脊通常被称为大洋中脊或洋中脊。在某些海域，火山的顶峰高出海面，形成岛屿，如大西洋中的冰岛、亚速尔群岛、阿森松岛等。虽然洋中脊的中央隆起地带是比较狭窄的，但是整个洋中脊却有数百公里宽，如大西洋中脊占据了大西洋洋盆面积的1/3以上。虽然整个地球上的洋中脊都是连续的，但是由于在洋脊延伸的漫长距离上，存在着许多转换断层，因而整个洋中脊有多处是被错断开的。此外，沿着洋中脊的伸延方向存在着狭长的中央裂谷；该裂谷是由它两侧的高角度断层形成的地堑。
洋中脊基本信息如下：
中文名称：洋中脊（中洋脊）
外文名称：Mid-OceanicRidge
别名：洋脊（OceanicRidge）、中脊、大洋中脊、中隆、中央海岭等
板块构造：分离型板块边界
长度：总长大约8万公里
每边扩张速度：扩张半速度多为1～5厘米/年
2、地理信息
大西洋、太平洋和印度洋三大洋的中脊在南半球互相连接，总长达8万公里，面积约为1.2亿平方公里，占世界海洋总面积的1/3。其脊部通常高出两侧洋盆底部1～3公里；脊顶水深多为2～3公里；其中少数山峰出露于海面形成岛屿，如冰岛、亚速尔群岛等。
洋中脊常被一系列与其正交或斜交的断裂带错开（称为断错带）。其中，大西洋中脊在赤道附近的罗曼什断带（Romanchegap），东西错动距离达1000多公里。沿断裂带有狭长的沟槽、海脊和崖壁。在大西洋和印度洋的洋中脊轴部，一般有深约1～3公里、呈纵向分布的中央断裂谷地。
洋中脊是现代地壳最活动的地带，经常发生火山活动、岩浆上升和地震，水平断裂（转换断层）广布。根据海底扩张和板块构造学说，洋中脊是洋底扩张中心和新地壳产生的地带。热地幔物质（熔融岩浆）沿脊轴不断上升，凝固形成由超基性和基性岩组成的新洋壳，并且不断向两侧扩张推移。其扩张的半速度（即每边速度）多为1～5厘米/年。
洋中脊是伴有地震和火山活动的巨大洋底山系。它纵贯太平洋、印度洋、大西洋和北冰洋，彼此相连，总长约为8万公里，为地球上最长最大的山系。在板块构造模式中，洋中脊顶部标出了海底扩张轴线，属于分离型板块边界。它既是巨大的洋底地形地貌单元，也是最重要的洋底构造单元之一。
3、发现
19世纪70年代，英国“挑战者”号在调查中，利用测深锤测量深度，已发现大西洋中部有一条南北向的山脊。在1925～1927年间，德国“流星”号用电子回声测深法对大西洋中脊进行了详细的测绘。在20世纪30年代末，又相继发现了印度洋中脊和东太平洋洋脊。在20世纪50年代晚期，进一步获知这些海岭是相互连接的巨大环球山系。在20世纪70年代，由法、美联合实施的法摩斯计划和法、美、墨西哥实施的里塔计划，分别对大西洋中脊和东太平洋洋脊进行了包括潜水器考察在内的地质、地球物理综合调查，对大洋中脊的地壳性质、火山活动和构造运动有了新的详细的认识。载人深潜器在东太平洋洋脊发现了正在喷涌的海底热泉和富含铜、铅、锌等多金属海底热液矿床。
这些发现，不仅对地质科学研究具有重大的理论意义，而且具有重大的经济意义。在20世纪80年代，国际岩石圈计划以大洋中脊为主要对象，积极进行了海洋岩石圈性质和动力学过程的研究。但是，关于大洋中脊的形成机制及动力学问题的研究尚待深入进行。
4、分布
大洋的洋脊在大西洋位置居中，走向与大西洋东、西两岸大体平行，呈“S”形展布，称为大西洋中脊。
印度洋的洋脊也大体居中，分成三支，呈“入”字形展布，通称印度洋中脊；其三条分支分别称为；中央印度洋海岭，西南印度洋海岭和东南印度洋海岭。
而太平洋的洋脊分布则偏东，而且两坡比较平缓，因而被称为东太平洋海隆。
以上三大洋的洋脊的南端彼此相连，而其北端则伸进大陆或岛屿。大西洋中脊向北延伸，穿过冰岛，与北冰洋中脊相连接。
5、形态
洋中脊体系环球绵延数万公里，宽数百至数千公里。其面积约占世界大洋总面积的33%，可与全球大陆面积相比。洋中脊高于两侧洋底，其相对高度为2000～3000米左右。各大洋中脊顶部的平均水深大多在2500～2700米之间。局部露出水面成为岛屿（如冰岛）。脊顶上覆盖的沉积物极薄或缺失。其地形崎岖不平，常有次一级岭脊与谷地相间排列，并且与中脊走向平行延伸。翼部多由海山群和深海丘陵组成。自脊顶向两侧边缘地带，随着沉积层逐渐增厚，地形起伏也逐渐平缓，向下过渡为深海平原。总体来说，大西洋中脊和印度洋中脊的地形比较崎岖，而东太平洋海隆的地形则比较宽缓。
洋中脊高于两侧洋底，其相对高度为2000～3000米左右。脊顶上覆盖的沉积物极薄或缺失，地形崎岖不平。纵向延伸的中央裂谷和横向断裂带（又称为转换断层）是洋中脊最突出的特征。洋中脊轴部地震和火山活动频繁，故又被称为活动海岭。
洋中脊是海洋深处的巨大山脉，那里同时也是生成新洋壳的地方。在洋中脊火山口，灼热的岩浆由地幔向上喷涌，逐渐冷却，结合周围已软化的岩石形成新的洋壳；新形成的洋壳挤压洋中脊两边已有的老洋壳，不断向外扩张，最终在板块的交界边缘俯冲回到地幔中去。因此，洋壳在洋中脊“出生”，在板块与板块的撞击中“消亡”，这样“代谢”不止。
6、形态结构
洋中脊是地球上规模最大的洋底山脉，纵贯太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋，总长约为6.4万公里，宽为1500～2000公里，高出洋底大约3公里；其露出洋面以上的部分形成为岛屿，如冰岛、亚速尔群岛、加拉帕戈斯群岛和复活节岛等。
洋中脊在地形地貌上由一系列大致平行的峰脊和线状谷地组成，其中央是一条线状地堑，称为轴部裂谷；其内部由新鲜的枕状玄武岩覆盖，其上几乎没有沉积物；伴生有大量走向总体与裂谷长轴一致的裂隙，显示地壳正在遭受伸展作用。轴部裂谷以高20～40米的近于直立的断崖与两侧高地为界。
海底取样表明，洋中脊均由玄武岩组成，并且具有与洋盆大致相同的地壳结构，但是洋壳的厚度更薄。地幔在洋中脊上涌，并且存在一个地震纵波速度偏低的异常上地幔，使洋中脊下面的莫霍面变得不明显。
7、特点
洋中脊具有以下特点：地震非常多；由非常年轻的玄武岩组成；具有高的热流、厚的地壳；重力值高于正常值。
现已证明，离开洋中脊向大陆方向，大洋盆地地壳的年龄越来越老。这一点支持了大多数地质学家的一个信念，即洋中脊系统是大陆漂移和海底扩张过程中的扩展中心。
洋中脊上的沉积物主要是深海钙质软泥；沉积速度为每1000年只有2～4毫米。在洋中脊的较低部位，为粘土沉积；粘土沉积速度为每1000年不到1厘米。在洋中脊的非常陡峻的地区，所沉积的颗粒很细的软泥和粘土，可能会沿着斜坡向下运动，堆积在较低的部位。
8、最突出特征
⑴、纵向中央裂谷
纵向延伸的中央裂谷和横向断裂带是洋中脊最突出的特征。裂谷是沿正断层经过显著错断所形成的、伴有地震和火山活动的巨型凹地。沿洋中脊顶部发育的裂谷称为中央裂谷。其谷宽约为25～50公里，深约1～3公里。裂谷两侧为突起的裂谷山脊。中央裂谷是地球上最大的张裂带。其正断层的走向与洋中脊及其裂谷平行；断层面多向洋中脊轴部倾斜；横断面呈“U”字形或“V”字形。谷深和谷宽与海底扩张速度有关。慢速扩张的洋中脊，其裂谷深达1.5~3公里，断距约为200余米，谷地外形清晰。大西洋和印度洋中脊大多发育这种裂谷。在中速扩张的洋中脊上裂谷较浅，断距仅为50米。快速扩张的洋中脊一般不见裂谷的痕迹，只有断距小于50米的断崖，如东太平洋海隆。
⑵、横向断裂带（转换断层）
在洋中脊上广泛发育与洋中脊走向垂直或斜交的横向断裂带（即转换断层）。该断裂带在洋底地形地貌上表现为海槽、断崖和海岭。其中，海槽的深度可超过相邻的中央裂谷。被该断裂带截断的各段洋中脊呈错开状。沿该断裂带的错动只限于脊顶之间的段落，其错动方向与洋中脊的视错开方向相反。
9、其他特征
洋中脊是高热流区，平均热流值超过3毫卡每平方厘米每秒；比洋壳其余部分和大陆平均值高出1倍以上。
洋中脊还是一个地震活动带；震源深度小。震源机制解表明，发生在洋中脊部位的地震源是走向与洋中脊一致的正断作用；而发生在错断脊轴的破裂带中的地震则具有走滑性质（见转换断层）。
各大洋中脊处的海底扩张速度并不相同。慢速扩张的如大西洋中脊，地形起伏大，轴部裂谷高差可达2～3公里，岩浆房深度大而规模小，火山喷发周期为1000～10000年，所以空间上彼此远离，地表有辉长岩等出露。快速扩张的如东太平洋海隆，地形起伏较为平缓，转换断层的间距大，岩浆房的埋深较浅，火山喷发周期为50～500年，所以中脊和火山的线性较好。
板块构造学认为，洋中脊的玄武岩是异常地幔局部熔融的产物，代表新生的洋壳。由于新生洋壳不断在轴部裂谷生成，推挤两侧已形成的老洋壳，板块的离散运动才由此体现出来。
海底黑烟囱型块状硫化物矿床，是海水通过裂隙网络与新生玄武岩发生双向的热交换与化学交换的结果。与海底黑烟囱共生的还有不依靠光合作用，而从H2S、CO2等吸取能量的深海生物群落。它的发现对探索地球生命起源具有重大意义。
10、地壳结构
与洋盆的标准大洋地壳相比，洋中脊顶部的地壳较薄，仅为2～6公里。其地壳下有异常地幔存在。各大洋中脊的地壳结构不尽相同。例如，北大西洋中脊顶部缺失层3、层2（地震纵波速度5.0～5.8公里/秒，厚度为2～3公里），直接覆盖在异常地幔上。异常地幔的纵波速度为7.2～7.6公里/秒，小于正常地幔的纵波速度值(8.1公里/秒)。洋中脊翼部的地壳结构类似于两侧洋盆，但是向着脊顶方向，有层3变薄而层2增厚的趋势。在东太平洋海隆顶部，层3连续越过海隆并且覆于异常地幔之上，层3的厚度减至3公里左右；中脊处层1（沉积层）极薄或缺失，因而造成整个中脊地带地壳变薄，中脊轴部的莫霍面抬升。2022年8月15日编写于重庆
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