西太平洋边缘海盆的形成之谜

西太平洋一系列弧状列岛（岛弧）与大陆之间，展布着一连串的边缘海。自北向南，有白令海、鄂霍次克海、日本海、东海、南海、珊瑚海、塔斯曼海等。有的边缘海分布在岛弧与岛弧之间，如马里亚纳岛弧与琉球与菲律宾岛弧之间的菲律宾海。这些边缘海中，几乎都有水深在2000米以上的深海盆地，叫做边缘海盆（或边缘盆地），如白令海中的阿留申海盆，鄂霍次克海中的千岛海盆，日本海中的日本海盆，东海的冲绳海槽、南海的中央海盆等。边缘海盆在平面上呈等轴状或长条状，形式多样。为什么紧邻大陆会有一连串的深海盆呢？这些深海盆是怎样形成的？

早在几十年前，一些学者就注意到，西太平洋的一系列边缘海深海盆地处在大陆和岛屿的环抱之中，因此认为边缘海盆原先也是陆地，相应的岛屿和大陆曾经连成一体，后来发生强烈的地壳运动，原先的陆地沉没，变成了今日所见的深海盆地。但是到了20世纪50年代，通过地震波的探测研究，发现边缘海盆的底部多由大洋型地壳组成，与构成陆地的大陆型地壳完全不同（洋壳比陆壳薄得多，而且缺乏花岗岩层）。很明显，简单的陆地沉降，是不可能形成大洋地壳那样的深海盆地的。1962年，著名前苏联学者别洛乌索夫提出，原先的陆地并不是单纯的下沉，其间陆壳被断裂分割成碎块，与来自地幔的岩浆相混，沉入地幔中，伴随着广泛的玄武岩浆的喷溢，从而使陆壳逐渐转化成为洋壳，陆地演变成为深海小洋盆，这就叫大洋化作用。大洋化假说虽对边缘海盆的深水和洋壳性质的形成作了说明，但陆壳究竟如何转化为洋壳，却完全是一种推想。许多学者指出，陆壳密度小，地幔密度大，轻的陆壳又怎能沉没到重的地幔之中。虽然别洛乌索夫设想陆壳块体与地幔岩浆相混，脱水变质，使得陆壳的密度增大。但是，陆壳与地幔物质的混合物仍然要比地幔轻，所以这个大洋化假说在海洋地质学家当中颇受冷落。(www.xing528.com)

有些学者提出一种很简单的看法，他们认为，边缘海盆也许原先就是太平洋洋盆的一部分。所以盆底为大洋型地壳，边缘海盆外侧的岛弧是后来才形成的，新形成的岛弧围出了一个个深海盆地，并把它们与太平洋洋盆分隔开来。根据新兴的海底扩张和板块构造理论，大洋地壳是由地幔物质沿大洋中脊顶部上升冷凝而成，随着新洋壳不断形成，先形成的洋壳不断向两侧扩张推移。因而，中脊顶部附近是新生的年轻洋壳，越向大洋两缘，洋壳的年龄越老。据此，西太平洋边缘海盆底部似应属于较老的洋壳。1969年，“格洛玛·挑战者”号深海钻探船从夏威夷启程，向西钻探，果然发现太平洋洋壳的年龄向西逐渐增大，至马里亚纳岛弧海沟系以东，洋壳年龄在1．5亿年以上。然而再向西进入菲律宾海，却意外地发现，洋壳反而变得年轻了，两口钻井得出的年龄竟相差数千万年。看来，菲律宾海盆的洋壳并不是从太平洋中脊形成并向西推移过来的，边缘海盆本身可能就是洋壳扩张新生的场所，因为边缘海盆确实具有类似于大洋中脊的性质，如年轻的洋壳、张性构造很高的热流值、条带状磁异常等。这种扩张作用发生在岛弧陆侧，叫做弧后扩张。边缘海盆总是和岛弧、海沟紧密共生在一起，统称为沟弧盆系。1971年，美国一位年轻的研究生卡里格论证说：边缘海盆的扩张与洋底板块沿海沟的俯冲活动有关。但令人难以理解的是，太平洋东缘也有海沟和板块俯冲作用，却未出现弧后扩张，也没有形成边缘海深海盆地。为解释这一现象，日本学者上田诚也等在1979年提出俯冲作用具有不同的方式：俯冲下插板块倾角陡，俯冲板块与上覆板块之间耦合得不紧，才有利于发生弧后扩张。那么，为什么会出现多种俯冲形式？边缘海盆的扩张与大洋盆地的海底扩张有没有区别（有的边缘海盆的洋壳反而比大洋盆地的洋壳薄）？弧后扩张的动力源又在哪儿？许多涉及边缘海盆成因的问题均悬而未决，在海洋地质学和地球动力学中，这是一道引人瞩目的难题。