長波長的大洋海床深度,在垂直中洋脊的方向上顯示和洋脊距 離的 平方根成正比的規則關係。根據板塊理論,此一關係可以簡單 的海洋岩 圈垂直冷卻模型來解釋。進一步分析,大洋海床可以沿著 中洋脊方向分 為若干區段。而每一區段內之中洋脊深度以及離開洋 脊的海床地形沈降 率各自不同﹔尤其重要的是這種沿洋脊方向的洋 脊深度變化與沈降率呈 現線性相關,顯示可能為同一機制所掌控。定性上最直接且廣為使用的解 釋,是將這些變化歸因於沿著洋脊的上 地幔溫度變化。但定量上,單純 訴諸上地幔溫度的差異有很多困難,例如為了充分涵蓋沈降率的變化範圍 ,沿著洋脊的上地幔溫度必須 有高達攝氏500度的差異。
為了瞭解溫度異常如何影響大尺度的海洋岩圈冷卻作用,我們 使用 數值模型檢視洋脊擴張的動力流場。在垂直洋脊的二維剖面 上,我們 發現除非軟流圈的黏滯係數高於3*10^20 pa-s,否則洋脊 下的冷異常只 能影響洋脊本身的地形,在脊外地區,海床地形的沈 降率並不如一般接 受的冷卻模型所預測的較為和緩。這是因為傳統 的冷卻模型並未考慮由 溫度差異所驅動的動力流場﹔而洋脊若存在 冷異常時動力流場會將冷異 常鎖定於洋脊附近,並不隨擴張作用而 向脊外擴散。而熱異常的情形正 好相反,動力流場加速了熱能向脊 外的傳輸,因此其所表現出的海床沈 降率遠大於傳統的冷卻模型。 我們進一步使用三維傳遞矩陣的數值方法 ,來考慮洋脊下溫度 構造異常時的三維動力流場。實驗結果顯示, 即使加入沿洋脊方向 的考慮,也不改變二維模型實驗的結果。總而言之 ,我們認為造成 沿著洋脊各個地區海床地形與沈降率的不同,主要是因 為沿著洋脊 熱異常的分佈﹔這對於研究AAD(澳洲─南極不整合)地區的洋 脊擴 張以及海床研究是重要的考慮。
|