汇聚边界

地球科学

huì jù biān jiè

汇聚边界是两个构造板块相向运动的地方,会形成俯冲带、火山、海沟或山脉。

Visualization

Definition

汇聚边界是两个板块相互挤压碰撞的地方,其中一个板块可能俯冲到另一个板块之下,也可能两者一起挤压褶皱抬升形成山脉。当大洋板块与大陆板块相遇时,密度更大的大洋板块会发生俯冲,形成海沟、火山山脉带以及深源地震;大洋与大洋相互汇聚会形成海沟和火山岛弧;而大陆与大陆相互汇聚则不会产生俯冲,因为两个板块都具有浮力,地壳因此会增厚并褶皱隆起,形成高大的山脉。在俯冲过程中,下沉的板片在约 $100\ \text{km}$ 深处发生脱水,释放出的水分降低了上覆地幔楔的熔点,从而生成安山质的岛弧岩浆。瓦达提-贝尼奥夫地震带描绘出板片一直延伸到 $700\ \text{km}$ 深处的轨迹,而由刮削下来的沉积物形成的增生楔、弧前盆地和弧后扩张,则构成了一套特有的序列。大洋闭合之后发生的大陆碰撞,会导致地壳增厚、逆冲叠置、高级变质作用以及高原隆升。

Example

喜马拉雅山脉是地球上最高的山脉,如今仍在不断增长,因为印度仍在持续挤压亚洲大陆。安第斯山脉和喀斯喀特山脉属于大洋与大陆之间的边界,日本和阿留申群岛属于大洋与大洋之间形成的岛弧,而喜马拉雅山脉以及约 $300$ 百万年前的阿巴拉契亚山脉,都属于大陆与大陆之间的碰撞。2011 年的东日本大地震(震级 $9.1$)使日本海沟的巨型逆冲断层发生破裂,将海底位移了数十米,从而引发了海啸。太平洋西北地区近海的卡斯凯迪亚俯冲带,上一次破裂发生在 1700 年 1 月,这一时间是根据日本的海啸记录以及被淹没的沿岸森林推算出来的。

Key Insight

汇聚边界是最大的地震和最猛烈的火山喷发发生的地方。环绕太平洋的“火环”大部分正是由一连串汇聚边界构成的,其火山和地震标示出太平洋洋底正在何处被消耗吞没。俯冲带是地球的回收中心。大洋地壳及其沉积物和水分被重新带回地幔,而这一过程中释放出的挥发性物质,在地质时间尺度上塑造了大气层和海洋。