多位于岛弧之后,即大陆和大洋的边缘,是海陆相互作用的界面,其一侧以大陆为界,另一侧以半岛、岛屿或岛弧与大洋分隔,如鄂霍次克海、日本海、南海。在发育有全球最大、最复杂的弧-沟-盆体系的西太平洋地区,集中了全球75%左右的边缘海盆(弧后盆地)。
边缘海
岛弧或火山弧与大陆之间的深海盆地。又称弧后盆地、陆缘海。
- 英文名称
- marginal sea
- 又称
- 弧后盆地、陆缘海
- 所属学科
- 地球物理学
自20世纪70年代,弧后盆地概念开始出现。Karig在文章中明确将那些位于岛弧之后的半孤立的盆地和半深海—深海盆地定义为边缘海盆。按照板块构造学的理论,边缘海是由于大洋板块在岛弧前沿向大陆之下俯冲后,由于上地幔局部热的上升作用,致使大陆与岛弧之间的地区发生构造扩张作用而形成的。现今也有人把一些水流交换通畅、潮汐大的陆缘海(陆架海),如东海、黄海,称之为边缘海,但严格来说,这应该是地理意义上的边缘海。
边缘海是全球构造中一类重要而独特的大地构造单元,其资源潜力与环境效应是长期关注的科学问题,它有丰富的海底矿产资源、海水资源、深海生物基因资源,尤其是天然气水合物的碳储量约相当于全球已知化石燃料总储量的两倍。边缘海的形成与演化不仅制约着矿产资源的形成与分布,而且对沉积环境和古海洋古气候的演化有着深刻影响,其内容涉及地球物理学、岩石学、地球化学、热液矿床等方面,一直是地学界关注的热点和解析西太平洋活动大陆边缘构造演化过程的关键,是研究地球系统演化不可或缺的重要环节,是当今地球科学的前沿课题。因此,多学科交叉、系统、全面地对边缘海开展研究,有助于深入认识大陆与大洋相互作用、大陆边缘演化、全球构造以及矿产资源形成的动力学背景,具有重要的科学意义。
综合现有研究成果,边缘海具有以下特征:①绝大多数边缘海分布于西太平洋区域,少量分布于大西洋的西侧;②地壳属性为洋壳型或过渡壳;③磁异常条带强度比大洋盆地偏低,且紊乱;④通常可以观测到异常高的热流值;⑤火山作用和地震活动显著。
自板块构造理论问世以来,活动大陆边缘上边缘海的成因一直是地学家们争论的焦点,尚未有定论。边缘海或弧后盆地形成的扩张作用主要动力来源包括板缘裂开、地幔物质的上涌和贯注、弧后板块的后退、软流圈流动等。根据现代西太平洋活动大陆边缘弧后盆地的形成机制的分析,将弧后盆地的扩张模式归纳为6种类型。模式1~3被称为主动张裂模式,其中模式1是由于岛弧底部俯冲板片熔融作用、幔源物质发生上涌而导致弧后扩张;模式2是海沟位置固定,导致地幔楔发生次级对流,使得上覆板片张裂,弧后板块远离海沟运动,导致弧后张裂;模式3则是由于岛弧后生成有热点或热区而产生地幔物质主动注入,导致弧后主动裂解。模式4~6称为被动张裂模式,其中模式4是地球自转效应,导致浅表运动快于深部,因而俯冲角度变陡,地幔楔总体向俯冲带方向流动,且弧后还形成次级地幔对流;模式5是当俯冲板片下部软流圈流动较快,导致俯冲角度变大;模式6是地幔挤出作用所致海沟后撤,同时俯冲角度变陡,层析成像似乎更支持西太平洋边缘海盆地是这种模式所致。
边缘海的研究已经进入一个新的时期,不再局限于简单的沟弧盆体系内。边缘海的张开和闭合机制不单是一个简单的俯冲问题,而是一个非常复杂的地球动力学过程。未来的研究必须把边缘海盆地置于更大区域上或全球板块构造和地球深部构造格架内才有可能阐明其形成和演化。
条目图册
扩展阅读
- KARIG D E.Origin and development of Marginal basins in the Western Pacific.Journal of Geophysical Research,1971,76 (11):2542-2561.
- FLOWER M F J, RUSSO R M, TAMAKI K, et al.Mantle contamination and the Izu-Bonin-Mariana (IBM) ‘high-tide mark’: evidence for mantle extrusion caused by Tethyan closure.Tectonophysics,2001,333(1-2):9-34.