众所周知,海洋中最深的地方是海沟,它们的深度都在6000米以上。海沟附近发生的地震是十分强烈的。据统计,全球80%的地震都集中在太平洋周围的海沟及其附近的大陆和群岛区。这些地震每年释放出的能量,可与爆炸10万颗原子弹相比。有趣的是,海沟附近发生的都是浅源地震,向着大陆方向,震源的深度逐渐变大,最大深度可达700千米左右。把这些地震源排列起来,便构成一个从海沟向大陆一侧倾斜下去的斜面。1932年,荷兰人万宁·曼纳兹,利用潜水艇测定海沟的重力,发现海沟地带的重力值特别低。这个结果使他迷惑不解,因为根据地块漂浮的地壳均衡原理,重力过小的地壳块体应当向上浮起,而实际上海沟却是如此的幽深。经过一番研究,万宁·曼纳兹认为,可能是海沟地区受到地球内部一股十分强大的拉力作用,所以才有下沉的趋势,从而形成幽深的海沟。
20世纪60年代,人们认识到大洋中脊顶部是新洋壳不断生长的地方,在中脊顶部每年都要长出几厘米宽的新洋底条带(面积约3平方千米),而地球表面面积却并没有逐年增大,可见,每年必定有等量的洋底地壳,在别的什么地方被破坏消失了。地球科学家发现,在100~200千米厚的坚硬岩石圈之下,是炽热、柔软的软流圈,在那里不可能发生地震。之所以有中、深源地震,正是坚硬岩石圈板块下插进软流圈中的缘故。这些中、深源地震,就发生在尚未软化的下插板块之中。海沟地带两侧板块相互冲撞,从而激起了全球最频繁、最强烈的地震。也正因为洋底板块沿海沟向下沉潜,才造成了如此深的海沟。通过以上分析,可以看出曼纳兹的理论是有道理的。
那么,是什么力量导致洋底板块俯冲潜入地下的呢?
日本学者上田诚也等人认为,洋底岩石圈密度较大,其下的软流圈密度偏低,所以洋底岩石圈板块易于沉入软流圈中。俯冲过程中,随着温度、压力升高,岩石圈发生变化,密度还会进一步增大。这就好比桌布下垂的一角浸在一桶水中,变重了的湿桌布可能把整块桌布拉向水桶。海沟总长度最长的太平洋板块,在全球板块中具有最高的运动速度,上田诚也等人据此认为,海沟处下插板块的下沉拖拉作用可能是板块运动的重要驱动力。如果确实如此,洋底板块理应遭受扩张应力作用,而近年来的测量发现,洋底板块内部却是挤压力占优势。这一事实对于重力下沉的说法是个不小的打击。(www.daowen.com)
另有一些学者提出地幔物质对流作用的观点,认为大洋中脊位于地幔上升流区,海沟则处在下降流区,正是汇聚下沉的地幔流把洋底板块拉到地幔中去的。这一看法与上述万宁·曼纳兹的见解是一脉相承的。但是,目前我们还缺乏地幔对流的直接证据。也有一些学者强调地幔物质黏度太高,很难发生对流。
对于海底为什么会下潜的问题,科学家仍在积极地进行研究探索。
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