地图上一条细线,两侧的地块正以每年几厘米的速度互相让开、挤压或错动。板块边界不是一条缝,而是一条几十到几百千米宽的变形带,带内的岩石被拉裂、推挤或剪切。判断类型只看一件事:两侧地块的相对运动方向,以及这个方向在几十年尺度上是否稳定。
两侧距离在变大的,是离散边界
离散边界两侧相背而行,软流圈物质上涌填补空隙,冷凝成新洋壳。地形上是洋中脊或大陆裂谷,震源浅,多在 10 千米以内,震级一般不超过 6 级,几乎没有深源地震,这一点与俯冲带截然不同。
岩石组合以玄武岩为主,断层是上盘下落的正断层,裂谷两侧的地层与地形常呈对称分布。两侧地块距离增大、伴生正断层与玄武岩的,归离散边界,这套组合在东非裂谷与冰岛都能对上。
两侧距离在变小、外侧有深海沟的,是汇聚边界
汇聚边界一侧的岩石圈插到另一侧下面,海沟是最直接的地形标志,深度 6–11 千米。海沟向陆一侧 100–300 千米常出现火山弧,再往后可能有弧后盆地,三者构成一套固定的地形序列,缺项时先怀疑被后期改造。
速率差别很大,日本海沟约 8 厘米/年,智利海沟约 6 厘米/年。海沟、火山弧、弧后盆地排成一条线,是汇聚边界的组合标志,三者缺一,就要另找解释,不能硬套。
最硬的判据是震源机制:正断、逆冲还是走滑
三类边界在震源机制上不重叠。离散边界以正断层为主,汇聚边界浅部以逆冲为主,转换边界是纯走滑,两个节面近直立,没有明显的上盘下落,初动分布也不一样。
深度分布同样能分开。转换边界几乎全是浅源,汇聚边界可以从几千米连续到数百千米深。把震源机制与震源深度放在一起看,类型基本不会判错,这比只看地形稳得多。
混进来的是板内断裂,它不在板块边上
大陆内部也有大规模断裂与地震,例如中亚的复活断裂带。它们滑动速率常低于 1 毫米/年,变形分散在几百千米宽度内,没有配套的海沟、洋脊或火山弧,地震也以中强震为主而不连续,复发间隔很长。
区分要看规模与配套组合。没有海沟、洋脊、转换断层这套组合的,即使地震不少,也属于板内变形,把它当板块边界会高估其运动量,也会误判区域应力方向。
关键数据
下列数值为典型值,同一类边界内部的差异同样很大。
- 全球主要大板块 7–8 个,边界带宽几十至几百千米
- 洋脊扩张全速率多为 2–15 厘米/年
- 汇聚速率常见 4–9 厘米/年
- 海沟深度 6–11 千米
- 离散边界震源深度多在 10 千米以内
- 俯冲带震源可连续至 700 千米深
- 板内断裂滑动速率常低于 1 毫米/年
边界:斜向汇聚与三联点会让单一类型判断失效
多数边界并非正对。斜向汇聚把运动分解成逆冲与走滑两部分,同一条边界上两种震源机制并存,此时应按分量比例描述,硬归一类会丢掉关键信息,也会误判断层性质。
三条边界相交的三联点附近,类型在几十千米内切换,地形与震源机制都被相邻边界改造。用一条剖面定类型,容易把三联点附近的过渡段误判成某一种标准边界,最好同时做两条相交剖面。
参考文献
- Wilson J. T. A new class of faults and their bearing on continental drift. Nature, 1965.
- 马杏垣 主编.《中国岩石圈动力学地图集》. 中国地图出版社, 1989.
- Condie K. C. Plate Tectonics and Crustal Evolution. Pergamon Press.