阿拉斯加區域地質特征

大衛·卡爾·施耐德 著；

戴長雷2,3 ,楊朝暉1 譯

(1.阿拉斯加大學安克雷奇分校，阿拉斯加州 安克雷奇 99508；2.黑龍江大學 寒區地下水研究所，黑龍江 哈爾濱 150080；3.黑龍江大學 水利電力學院，黑龍江 哈爾濱 150080)

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阿拉斯加區域地質特征

大衛·卡爾·施耐德1著；

戴長雷2,3,楊朝暉1譯

(1.阿拉斯加大學安克雷奇分校，阿拉斯加州 安克雷奇 99508；2.黑龍江大學 寒區地下水研究所，黑龍江 哈爾濱 150080；3.黑龍江大學 水利電力學院，黑龍江 哈爾濱 150080)

弄清楚全球背景下的區域地質特征，有利于理解阿拉斯加復雜的地質現象。文章在梳理板塊構造理論的基礎上，對阿拉斯加區域地質特征進行了分析，指出：太平洋板塊密度較大的玄武巖沿著阿留申海溝俯沖到北美洲板塊之下，太平洋板塊與北美洲板塊沿著阿留申海溝的這一地質碰撞帶，不但直接促成了中南阿拉斯加大部分的自然地理特征：活躍的火山、大量的地震、粗獷的山脈，而且間接影響了中南阿拉斯加的部分氣象特征。

地質現象；板塊構造理論；自然地理；氣象；中南阿拉斯加

1　板塊構造

如果不弄明白全球背景下的區域地質特征，就很難理解阿拉斯加復雜的地質現象。理解地質現象需要弄清楚的一個重要的概念就是板塊構造理論(圖1)。地球的固體地殼可分為15個大的板塊和許多小型的板塊。這些板塊因組成物質不同而擁有4～95 mi不等的厚度。它們以平均每年幾個英寸的速度緩慢的相對移動。

這些板塊之所以能夠移動，是因為在它們下面的地幔是一個更易流動的圈層。地幔由熾熱的巖漿組成。由于地幔中有些地方比其他地方更熱，所以在這些粘稠的巖漿中形成了對流。更為熾熱的物質會上升，并在遠離熱源后變涼。在變涼的過程中物質密度會變大，并當下伏更熱物質上浮后而下沉。這種緩慢的巖漿對流會對上覆板塊施加壓力，并驅使它們緩慢運動。這樣，這種緩慢的陸地漸組就永世不停地進行下來。

根據板塊相對移動方式的差異，可分為不同的地質模式。在某些地方，地幔中的熔巖可以通過地殼中的裂縫上升。當這些巖漿上升時，板塊會受力分離。就這樣，新地洋盆就會生成。大西洋就是在侏羅紀當美洲與歐洲及非洲分離時這樣形成的。大西洋洋底中部因此發育著一個巨大的海底裂谷帶，或者稱為洋底擴張中心。東非當前正從非洲的其他部分分裂開來。從紅海到莫桑比克可以清楚地看到一個條狀的由湖泊、山地和火山群組成的裂谷帶。

當板塊在某地受力分離時，肯定在其他地方會發生板塊碰撞。太平洋板塊的東部邊緣是美洲西海岸的一長串裂谷帶。太平洋板塊從這一裂谷帶分離并向西北方向移動，這導致它與阿拉斯加、俄羅斯、日本等地的板塊發生碰撞。碰撞帶上地震頻發。

參與碰撞的板塊巖石的類型決定了碰撞的結果。洋盆由自洋底擴張中心地幔處涌出的密度較大的玄武巖組成。而陸殼則是由密度較小的花崗巖和沉積巖組成。如果洋盆的某個部分與陸殼相碰撞，密度較高的洋盆巖體通常會沖到陸殼之下并沉入地幔之中。當這些洋盆巖體沉入地幔之后，熾熱的地幔會將其熔化。大量熔化的物質會穿透地殼再次涌出地表并形成火山[1]。

地幔巖漿對流使得深處的熔巖上升，施加在其上的壓力在薄薄的地殼上撕裂出可以延伸成千上萬英里的長長的裂谷帶。隨著更多的熔巖噴出地殼，板塊的硬殼由這一裂谷區開始相互分離，形成被稱為板塊構造的板塊移動。以每年數英寸的速度移動著的兩個板塊會發生碰撞，兩個板塊碰撞后，密度較大的板塊會俯沖到地幔中去。俯沖板塊上密度較小的巖塊不是隨著板塊下潛，而是被削刮粘貼到被碰撞的大陸上來，下潛的板塊通常會被熔化并再次涌回到地殼上來，這些熔化的物質涌出地表，就形成了火山。圖1　板塊構造

洋盆巖體的表面經常會積累一層密度較小的海底沉積物蓋層。在洋陸板塊碰撞過程中，這種密度較小的沉積蓋層一般不會隨著洋盆巖體向陸殼之下俯沖，而是被陸殼削刮下來，并沿著海岸在大陸邊緣形成一道皺巴巴的山脈。這道皺巴巴的山脈被稱為增生楔。

由于巖體密度相當，所以當兩個大陸塊體相互碰撞時，基本不會發生板塊下潛的現象。取而代之的是，兩個陸塊會推隆起巨大的山脈，比如，亞洲中部的喜馬拉雅山脈就是這樣形成的。與之相對的是當兩個密度較大的大洋板塊相互碰撞時，會催生出深深的海溝，并常常形成火山島弧。在太平洋西部就發育有許多諸如菲律賓群島這樣的島弧。

有些地方，兩個板塊從側旁相互刮擦，這樣既不會產生擴張中心，也不會產生俯沖帶。這種情況下形成的斷層稱為轉形斷層或走滑斷層。這類地區以頻繁的淺源地震和眾多的中等規模的山群為特征。加利福尼亞是這種類型碰撞的良好例證。

2　大陸和大洋的構造

由于大陸板塊是由密度較小的巖石組成的，所以它們在地幔上比洋盆漂得更高。正是因此，大陸板塊一般位于海水位之上。陸殼以平均22 mi的厚度而比平均只有4 mi厚的洋殼厚得多。

大陸的邊界并不總是在海邊。由于我們現在正處于一個間冰期，所以，大陸的邊緣經常被淹沒在水下。大陸架常常向海底延伸成百上千英里，并在洋盆的邊緣結束。白令海與太平洋的其他部分相比來說很淺。如果海水位降低到末次冰川運動時期的水平，就能看得很清楚，阿拉斯加和東西伯利亞，其實是在由大陸架相連接的同一個大陸地質板塊上[2]。

有意思的是，密度較高的大洋巖體在向大陸巖體下方俯沖的同時，它們也一直得到源自擴張中心的新物質的補充。這一循環過程意味著洋殼的地質年齡通常要比陸殼的地質年齡年輕得多。

3　阿拉斯加在地質世界的位置

阿拉斯加位于北美洲板塊上。南方數百英里處就是阿留申海溝。太平洋板塊密度較大的玄武巖沿著阿留申海溝俯沖到北美洲板塊之下。太平洋板塊與北美洲板塊沿著阿留申海溝的這一地質碰撞帶，不但直接促成了中南阿拉斯加大部分的自然地理特征：活躍的火山、大量的地震、粗獷的山脈，而且間接影響了中南阿拉斯加的部分氣象特征[3]。

位于阿拉斯加北面的北冰洋，是北美洲板塊與亞歐板塊分離的斷裂帶。北美洲板塊與亞歐板塊的穩定邊界，位于阿拉斯加的西面之西伯利亞某個不太明確的地方。

據圖2，可以清楚地看到太平洋板塊越過夏威夷熱點(下伏地幔中酷熱的固定點)后所行經的路徑。當太平洋板塊經過夏威夷熱點時，洋殼會被融化而火山則會伴之形成。就這樣，自夏威夷熱點，在太平洋底，一路直到太平洋板塊俯沖到阿拉斯加板塊之下的阿留申海溝，形成了一個稱為皇帝火山鏈的死火山鏈。

太平洋板塊慢慢地俯沖到阿拉斯加之下，洋殼在下潛的地幔處熔化。如此就沿著整個阿拉斯加南部形成了一條活火山弧。圖2　北太平洋板塊構造和全新世火山活動

4　結　論

阿拉斯加位于北美洲板塊上。南方數百英里處就是阿留申海溝。太平洋板塊密度較大的玄武巖沿著阿留申海溝俯沖到北美洲板塊之下。太平洋板塊與北美洲板塊沿著阿留申海溝的這一地質碰撞帶，不但直接促成了中南阿拉斯加大部分的自然地理特征：活躍的火山、大量的地震、粗獷的山脈，而且間接影響了中南阿拉斯加的部分氣象特征。

[1]Richter, Donald H, Rosenkrans, et al. Guide to the Volcanoes of the Western Wrangell Mountains, Alaska-Wrangell-St. Elias National Park and Preserve[R]. Washington: Geological Survey,1995.

[2]Mann, Daniel H, Crowell, et al. Holocene Geologic and Climatic History around the Gulf of Alaska[J]. Arctic Anthropology, 1998, 35(2) :112-131.

[3]Beikman H M, compiler. Geologic Map of Alaska[R]. Washington: Geological Survey, 1980.Regional geological characteristics in AlaskaWritten by David K.Snyder1; Translated by

DAI Changlei2,3, YANG Zhaohui1

(1.UniversityofAlaska-Anchorage,Anchorage99508,USA;2.InstituteofGroundwaterinColdRegion,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China;3.SchoolofHydraulic&Electric-power,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China)

Understanding the place of Alaska in the big picture of earth’s geology is conducive to understand its complicated geology. This paper analyzes the regional geological characteristics in Alaska on the basis of combing the theory of plate tectonics under the premise of knowledge. It points out: the dense basalt of the Pacific Plate sub ducts underneath North America along here. This collision zone is responsible for much of the geography of southcentral Alaska: its active volcanoes, massive earthquakes, rugged mountain ranges, and indirectly, some of its climatic patterns.

geological phenomenon; plate tectonic theory; physical geography; meteorological; Southcentral Alaska

中科院寒旱所凍土工程國家重點實驗室開放基金項目(SKLFSE201310)；國家自然科學基金項目(1202171)

大衛·卡爾·施耐德(1969-)，男，美國阿拉斯加州安克雷奇市人，助理教授，主要從事自然地理及地理信息系統方向的科研和教學工作。

譯者簡介：戴長雷(1978-)，男，副教授，主要從事寒區地下水及國際河流方向的教學及科研工作。

P542

A

2096-0506(2016)09-0028-03