海底有一条连起来能绕地球一圈半的山脉,峰顶多数在水下两三千米。它不叫海山,叫洋中脊,是板块张开的缝。地图上它常被画成一条细线,实际隆起宽度可达上千千米,整条山脉被海水严严盖住,只有冰岛等少数地段露出水面。
先看轴部:中间高、两边低,高差两三千米
洋中脊的轴部比两侧深海平原高出 2–3 千米,横剖面像一个宽缓的穹隆。地形不是一次抬起来的,是软流圈上涌把岩石圈顶薄、顶高,再向两侧冷却增厚、下沉形成的,因此轴部的热流值也最高。
离轴越远,水深越大,洋壳年龄越老,这条规律在各大洋都能对上。轴部最高、两侧近似对称下降的地形,是洋中脊最直观的判据,一条测深剖面就能看出大概轮廓,不必等取样结果。这条规律同时说明,洋脊是持续生成新洋壳的地方,而不是被挤压隆起的山脉。
慢速脊有中央裂谷,快速脊只有轴部隆起
扩张慢的洋脊,轴部被拉开后形成一条宽 20–40 千米、深 1–2 千米的中央裂谷,谷底是新鲜玄武岩,两壁是一系列阶梯状正断层,浅源地震就沿着这些断层发生。
扩张快的洋脊岩浆供给充足,裂谷被熔岩填平,只剩一个低矮的轴部隆起。快慢的大致分界在 4 厘米/年与 9 厘米/年(全速率),介于其间的是过渡型洋脊。轴部有裂谷先判慢速脊,轴部平坦先判快速脊,这是本文判断,依据的是全球统计规律。
最硬的判据是洋壳剖面:枕状熔岩、席状岩墙、辉长岩、橄榄岩
洋壳厚度只有 6–7 千米,却有一套固定层序:上部枕状熔岩,中间是密集的席状岩墙,下部是辉长岩,最底下是地幔橄榄岩。四层在剖面上顺序不能颠倒,界面近水平,像一叠压实的板,四层之间多为断层接触。
这套组合被抬升到陆上就称蛇绿岩。能在剖面上按顺序数出四层,才说明它是洋壳残片,单块玄武岩或单块辉长岩都不足以定案,必须看层与层之间的接触关系。
混进来的是转换断层,它把洋脊错开却不产生新壳
洋脊并不连续,每隔几十到几百千米就被一条转换断层错开,错距可达数百千米。断层两侧的洋脊段年龄对不上,但海底年龄等值线仍与脊轴平行,这正是它没有扩张的证据,转换断层段的走向还与脊轴近于垂直。
区分看有没有新壳生成。错开洋脊、两侧地形被水平剪切、却没有扩张隆起的,是转换断层,它只传递运动,不制造洋壳,也不喷出大量玄武岩。
关键数据
下列数值为全球洋脊的常见范围,慢速脊与快速脊差别明显。
- 全球洋中脊总长约 6 万千米
- 轴部高出深海平原 2–3 千米
- 慢速脊中央裂谷宽 20–40 千米,深 1–2 千米
- 洋壳厚约 6–7 千米
- 枕状熔岩单个枕体直径多为 0.5–1 米
- 热液喷口温度可达 300–400℃
边界:厚沉积物与热点叠加会把轴部形态抹掉
靠近大陆的洋脊段沉积速率高,裂谷被填平,地形起伏被掩埋,测深图上只剩一个平缓隆起。此时只能靠拖网取样与地震剖面寻找玄武岩基底,或用热流值圈定脊轴位置,钻探取到的玄武岩新鲜程度也能作旁证。
热点压在脊轴上时,轴部被抬成岛屿,两侧水深不再对称,冰岛就是这样的例子。地形判据在这里失效,要改用磁条带与年龄测定定位脊轴,否则会把整片隆起误当洋脊。
参考文献
- Macdonald K. C. Mid-ocean ridges: fine scale tectonic, volcanic and hydrothermal processes. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 1982.
- Cann J. R. A model for oceanic crustal structure developed. Geophysical Journal International, 1974.
- 金性春.《板块构造学基础》. 上海科学技术出版社.