[Jan 18, 2011]
地球科學：島弧後頭悄悄打開的盆地
編輯 強哥 報導
位在西南太平洋的東加（Tonga）海溝，由隱沒作用所造成的弧後張裂現象，形成了勞烏（Lau）海槽。根據海底地形、地震波速度、重力異常、岩石地球化學成分的證據，以及數值模擬的熱流作用結果，顯示勞烏海槽的張裂在不同時期的各項特徵差異，也揭露出位在隱沒帶後方這個張裂活動底下的地球動力機制。
在西太平洋及南太平洋地區，常常可以在隱沒帶的海溝—島弧系統後方發現一個張裂的海盆，我們稱之為弧後盆地。弧後盆地的形成一般被認為是肇因於隱沒板塊所導致的角落流（corner flow），使得島弧後方發生張裂，並且有岩漿湧出的火成活動發生。
位在西南太平洋的東加隱沒帶，其海溝—島弧系統後方的勞烏海槽，就是屬於弧後盆地。根據最新的觀測資料顯示，東勞烏海槽的地形呈現一個倒三角形，南側屬於張裂初期，而北側則是已經打開了將近有200公里寬。目前東勞烏海槽的南段距離島弧約40公里，張裂速度每年約9.6公分；北段距離島弧已有約103公里，張裂速度每年約3.9公分。就地形上來看，東勞烏海槽南側的海底地形與北側張裂中心外緣的海底地形高度相仿，但是海槽北側正在張裂的中心地帶，則是低了約500公尺。而且兩個區域的地震波速度和重力異常值也有明顯不同，甚至連新生的地殼岩石成分都不相同。這顯示弧後盆地的張裂在不同時期，似乎有不同的張裂特性。
造成弧後盆地在張裂的不同時期所出現的不同特徵，可能與隱沒板塊及弧後張裂之間的相對位置不同，導致角落流形式的改變與岩漿來源地函的性質不同所導致。根據數值模擬的結果顯示，在隱沒作用發生初期，弧後張裂的位置距離島弧較近，因此隱沒板塊脫水造成富含水的地函，大量部分熔融造成初期弧後張裂不僅速度較快，且地殼厚度也較厚。等到張裂後期，張裂中心遠離島弧附近的隱沒板塊脫水位置，岩漿開始由較乾的地函部分熔融所產生，因此張裂速度減慢，形成的地殼也較薄。
近幾年來，關於隱沒帶地區的海底地形、地球物理和地球化學證據，以及各項數值模擬的結果，都漸漸達成共識。其中弧後張裂這個現象，在地表上是個相當顯著的特徵，卻是很難直接用板塊構造學加以解釋。雖然用「角落流」這樣的觀念來解釋弧後張裂，對一般人來說還是很抽象，但這似乎已經是學術解釋上的主流說法。如果未來沒有更突破性的新發現，這個議題恐怕也就要塵埃落定了。
參考資料：Dunn, R. A. and Fernando Martinez, 2011, Contrasting crustal production and rapid mantle transitions beneath back-arc ridges, Nature, V469, P198–202.
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