转换边界
zhuǎn huàn biān jiè
转换边界是两个构造板块水平相互滑过的地方,会引发地震,但不会产生火山活动。
Definition
转换边界是两个板块相互侧向滑过的地方,就像两辆车并排擦身而过;这里既不会生成新地壳,也不会消耗旧地壳,但相互摩擦会引发地震。板块沿着一条走滑断层水平相互滑动,因此岩石圈的总量得以守恒。大多数转换断层是连接中洋脊错位片段的短小段落,但也有少数会切穿大陆,这些断层会频繁引发浅源地震,却几乎不产生或完全不产生火山活动。转换断层由 J. 图佐·威尔逊于 1965 年首先辨识出来,是一种相对运动为纯走滑、且方向平行于断层迹线的板块边界。在两段错位的洋脊之间,滑动方向与表观错位方向恰好相反,这一预测后来被地震震源机制解证实,从而帮助确立了板块构造理论;而在洋脊段落之外,断层迹线则以不活动的破裂带的形式继续延伸。大陆型转换断层会积累弹性应变,并在大地震中释放出来,而断层的弯曲和阶跃部位则会产生局部的挤压(转换挤压)或拉张(转换拉张)。
Example
加利福尼亚州的圣安德烈亚斯断层是一处转换边界,洛杉矶正沿着这条断层缓慢地向西北方向滑过旧金山。这条断层将太平洋板块与北美板块分隔开来,相对运动速度约为每年 $5\ \text{cm}$,新西兰的阿尔卑斯断层和土耳其的北安纳托利亚断层则是其他的大陆型转换断层。1906 年的旧金山地震(震级约为 $7.9$)沿着长达 $477\ \text{km}$ 的圣安德烈亚斯断层产生了最大 $6$ 米的水平滑动位移。索尔顿湖和死亡谷所在的位置,是转换拉张形成的拉分盆地,而圣加布里埃尔山脉则隆起于一处转换挤压的弯曲部位。
Key Insight
转换边界处的板块并不是平顺地滑动:它们会先卡住,经年累月地积累应力,然后突然一下子全部释放出来,而这一瞬间的释放正是地震。转换断层解释了为什么中洋脊在地图上看起来呈阶梯状,因为洋脊本身是分段错位的,而转换断层正是连接这些台阶的纽带。弹性回跳模型,这一由 1906 年那次断裂事件发展而来的模型,是地震学的基础。被锁定的断层两侧的岩石,会持续数十年发生弹性弯曲,然后在短短几秒钟内猛然回弹到无应变的原始形状。