海洋探秘：板块俯冲的沉积物去向揭秘

沿大洋边缘的海沟和岛弧地带，是全球最强烈的地震和火山活动带。这里是大洋板块俯冲潜入地球内部的地方。大洋板块的表层，覆盖着深海远洋中沉积下来的疏松沉积物。本世纪七十年代早期，美国学者西利等提出，当板块沿海沟俯冲时，板块表面的疏松沉积物很难随板块潜入地下，它们会像刨花那样被刮下来，贴到海沟靠岛弧或大陆一侧的斜坡上。板块俯冲时间越久，刮落下来的沉积物越积越多，这就构成了地质学家所称的增生楔形体。增生楔形体可以增大，上升到海面以上，因为它位于火山性岛弧的外侧，又叫外弧，例如苏门答腊外侧的尼亚斯岛、加勒比海小安得列斯岛弧的巴巴多斯岛。这些岛屿上确有刮下来的深海远洋沉积物，有的还含有远洋有孔虫的遗体。所以，洋底沉积物刮落下来的俯冲增生模式，逐渐得到学者们的承认。在刮落增生的过程中，可以导致大陆面积的缓慢增长。

七十年代晚期，“格洛玛·挑战者”号深海钻探船在日本海沟和马里亚纳海沟的靠陆侧斜坡打钻，目的是钻取刮落下采的增生沉积物。出人意料的是，两处钻探都没有发现刮下来的远洋沉积物，而只有岛弧斜坡上的本地沉积物。这就说明，在板块俯冲时这里的沉积物并没有贴到岛弧斜坡上。实际上，有些海沟靠岛弧倾斜坡上虽有增生楔形体发育，但与亿万年期间源源不绝地到达俯冲带的沉积物体相比，刮下来的物质显然只占洋底沉积物的一部分。那么，其余的沉积物到那儿去了呢？看来，海沟俯冲带具有吞吸沉积物的强大能力，许多沉积物已经随大洋板块潜入地球内部。令人不解的是，松软的沉积物是如何潜入地球内部的呢？美国学者海尔德等对此提出了一种有趣的解释。他注意到大洋板块在俯冲时向下弯曲，弯曲部的凸面表层受到张力的作用，有的地块向下陷落，板块俯冲时沉积物先被刮到一系列凹陷中，充填沉积物的凹陷就像一节节满载的车厢被俯冲板块运进地球内部。当然，这些凹陷的体积是有限的，能够带进地球内部的沉积物数量并不多。前苏联萨拉哈琴博士则注意到润滑油可以注入各种机械传动装置的零件空隙中而未被挤出来，认为沉积物潜入地下的原理与此类似；他还计算出沉积物厚度的临界值为500米，当洋底沉积物厚度小于500米时才能够顺利地潜入地球内部。事实上，在洋底沉积物很厚的地方，俯冲时常有增生楔形体发育。比如孟加拉湾堆积了来自喜马拉雅山的厚达数公里的沉积物，当携带这些沉积物的印度洋板块沿爪哇海沟向北俯冲时，在靠近孟加拉湾的海沟陆侧，形成了大型的增生体。一些学者还推测，沉积物潜入俯冲带受热熔化，会加入岛弧的岩浆活动中，从而解释了一些岛弧火山岩化学成分上的差异。当大量沉积物陷入俯冲带时，甚至可以形成规模可观的花岗岩体。

在一些国家，放射性废物的处理是一件令人头疼的事。板块学说刚诞生时，人们惊异地发现，海沟就是板块葬身之地，这里仿佛是无底的垃圾场，投进这里的放射性废物有可能随着俯冲的板块带入地球内部。七十年代期间，俯冲增生说盛行，人们认为海沟中的沉积物会被刮下来，将海沟当作放射性废物储存库的建议也就被束之高阁。到了七十年代晚期，深海钻探发现，有相当多的沉积物可以随板块潜入地下，有的学者又开始重新考虑这项建议了。(www.xing528.com)

值得进一步研究的是，什么情况下沉积物会被刮落下来？什么情况下能随板块潜入地下？上述沉积物的厚度大小只不过是其中的一项因素。日本学者上田诚也曾将俯冲带划分为智利型和马里亚纳型，认为智利型俯冲带十分平缓，两侧板块相互挤压，彼此连接极紧，这显然不利于沉积物的俯冲，而有利于沉积物的增生；相反，马里亚纳型俯冲带陡峻地向下坠落，两侧板块结合比较松弛，从而沉积物易于潜入地下。这表明，对于俯冲带的比较分析和研究，正在逐步深入中。但前苏联著名学者哈因却不以为然。他强调俯冲带的结构十分复杂多样，不能简单化地归入上田的两种型式中。应当承认，对于沉积物下潜的具体机理，俯冲沉积物与刮落沉积物在数量上的比例等问题，我们还知之不多。看来，板块俯冲时沉积物去向之谜，在今后一个时期里仍然会使一些海洋地质学家感到困扰。