最近,一則聳人聽聞的報導再次被人提及。文章稱,日本列島正在以每年10釐米的速度滑向馬裡亞納海溝,而後者是世界上最深的海溝。看過報導,不少人都會想當然地試著計算日本列島在沉入深淵之前還有多少年的壽命。其實,這篇報導是一則徹頭徹尾的誤讀,甚至完全可以歸類為謠言之列。那麼,真實情況到底是怎樣的?日本列島未來的地理命運到底如何?
日本將滑向馬裡亞納海溝?謠言
看世界地圖,我們會發現太平洋板塊與東日本地區陸地板塊相互交接,海洋板塊潛入陸地板塊下方,在交界處形成日本海溝。日本海溝是一條位於日本東北沿岸,太平洋深海海底的著名海溝,長度800公裡,寬度100公裡,最深處可達8000米。
日本海溝、馬裡亞納海溝的相對位置及人類初次潛入馬裡亞納海溝最深處時的水面探測母船,來源:公有領域
同時,日本海溝是還太平洋火山地震帶的一部分,2011年3月11日的東日本大地震就發生在其附近的洋底。這場災難不僅促使學術界對日本海溝的研究進入了一個新的活躍周期,「日本列島正在滑向馬裡亞納海溝,未來可能沉沒」的猜想由此傳出,並引起了轟動。
之所以引起轟動,正是因為這一說法並非完全生搬硬造。其依據的主要事實便是太平洋板塊確實在以每年約10cm的速度向日本方向移動,並逐漸沉入日本海溝。但是謠言炮製者將日本海溝替換為了更加出名的馬裡亞納海溝,將板塊間的複雜作用簡化為了日常經驗可以類比的「滑向深淵」。
「3.11」大地震後日本各地的震度分布、海嘯浪高和救災車隊照片,來源:公有領域
雖說造謠者的手段並不高明,但確實具備相當的迷惑性,對於缺乏地理地質知識的普通人而言,即便感覺不甚靠譜,也不知從何處反駁。那麼,事實真相到底是怎樣的?太平洋板塊確實在向日本方向移動,那位於板塊邊緣的日本海溝豈不是真的在向日本方向移動?
日本列島東岸的一系列海溝、海槽等是陸地板塊與太平洋板塊相互作用的結果
如果我們將地球的結構類比為一顆煮熟的雞蛋,蛋黃就是地核,蛋清是地幔,最外層的蛋殼就是地殼。地殼和地幔由類型不同的巖石構成,地幔密度較大,地殼密度較低,因此地殼浮於地幔上方。雖然地幔外層已經冷卻並硬化,但地幔內部隨著深度的增加溫度也會逐漸增高。在高溫作用下,地幔也將變的柔軟而富於流動性。因此,地幔上層的硬化部分將會攜帶著位於其上的地殼在地球表面緩慢移動,這種移動的板狀結構,就是所謂的板塊。
板塊學說告訴我們,地球表面由六大板塊和若干次級板塊拼合而成,其中既有大陸板塊,也有海洋板塊,每個板塊都圍繞著不同的迴轉軸進行著緩慢的旋轉。大陸板塊的地殼厚達幾十公裡,浮於密度較重的地幔上方。大陸板塊的相互交界處將會產生劇烈的造山運動,如喜馬拉雅山脈就是由印澳板塊與歐亞大陸板塊間的碰撞產生。
太平洋板塊俯衝於菲律賓海板塊之下,形成馬裡亞納海溝,來源:公有領域
而海洋板塊的厚度則只有數公裡,且大部分都由較重的地幔形成。性質上的差異導致海洋板塊在與大陸板塊的碰撞過程中,密度較重的海洋板塊將「潛入」陸地板塊下方並一直向地球深處運動。因此,大陸板塊與海洋板塊的相互交界處將形成島弧、海溝和海槽等地貌,日本列島東岸的一系列海溝、海槽等就是陸地板塊與太平洋板塊相互作用的結果。
弧前盆地(平原)形成過程示意圖
日本島弧地區並非緩慢滑向深淵,而是擠壓成山
根據板塊構造理論對日本島弧的成因解讀,太平洋板塊在歐亞板塊邊緣俯衝潛沒,日本島弧就是太平洋板塊潛沒過程中的產物。與上圖中馬裡亞納海溝的形成方式類似,位於日本東部的「島弧-海溝」區域,是由洋殼插入大陸板塊,在兩者界面處形成日本海溝。大陸板塊下方由於物質增多,向上抬升。在洋殼的俯衝過程中,板塊移動不僅帶來大量物質,更導致板塊間應力升高,造成地震與火山頻發的後果。
同時,持續的板塊運動還將擠壓島弧所在陸地板塊的前緣,使島弧面向海溝的一側下凹形成弧前盆地。之後,隨著大洋巖石圈物質在俯衝過程中被刮落,盆地內的沉積物越積越多,最終填平,關東平原正是由此機制形成。而位於關東平原西北側的弧後區域受強烈的擠壓抬升,則形成高聳的山脈,與今日的青藏高原和四川的情形類似。所以說,形成島弧的地區雖然往往毗鄰海溝,但卻並非緩慢滑向深淵,而是擠壓成山。
全球地質區域,來源:公有領域
與我們的日常經驗相反,海溝的產生並非是海洋地殼在兩側受拉的情況下裂開,而是恰恰相反——海溝的產生,正是板塊間相互擠壓,一方下潛至另一方之下的結果。因此,日本列島恐怕在可以預見的將來都沒有陷入海溝的可能性,相反,日本列島東岸陸地板塊一直受到海洋板塊的擠壓,處於抬升趨勢,露出水面的部分也在相應增加。上圖可見,日本列島幾乎整體位於造山帶上方,也就是說,日本列島不僅不會沉沒,面積還會緩慢增加。
作者| 張昊 大阪大學產業科學研究所 助理教授
審稿人| 荊博 中國建築材料工業地質勘探中心 高級工程師
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