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【学术繁荣】论西印度群岛的“岛以群分”现象

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IP属地:宁夏1楼2016-01-27 19:19回复
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    IP属地:宁夏2楼2016-01-27 19:20
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      本帖转自知乎,原作者Shan Ye,原帖地址http://www.zhihu.com/question/38808943/answer/78264988


      IP属地:宁夏4楼2016-01-27 19:21
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        本帖讨论加勒比海的西印度群岛,大岛集中在西北,小岛集中在东南,这样的地理形态是怎样形成的


        IP属地:宁夏6楼2016-01-27 19:23
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          加勒比的海岛有大有小,大的在西边一堆,小的在东南面。其实还有巴哈马的那一串狭长型的岛,也是集团式分布。
          地理学上,这种分布可以说是印证了Waldo Tobler的地理学第一定律,即:
          Everything is related to everything else, but near things are more related to each other than distant things are.翻译一下,意思就是“所有的事物之间都是有关联的,但是空间上距离近的事物之间的关系,要比距离远的事物之间的关系更强”。
          好了,这个问题不扯地理了。其实这个问题是更属于地质学范畴的(虽然这里没有地质的tag,待我去加上)。
          加勒比各海岛的形成原因是不同的。那个区域是世界上地质条件最复杂的区域之一。大岛在西,小岛在东,是因为加勒比海的西北和东南地质条件很不相同,而且这些岛屿所经历的地质史也互不相同。


          IP属地:宁夏7楼2016-01-27 19:24
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            平常,我们看到的加勒比海的地图是这样的:
            <img src="https://pic1.zhimg.com/fdfc8eb42e92ce773de9d2f90f60b670_b.jpg" data-rawwidth="1334" data-rawheight="942" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="1334" data-original="https://pic1.zhimg.com/fdfc8eb42e92ce773de9d2f90f60b670_r.jpg">

            曾经它们都被统称为西印度群岛(West Indies),因为这些岛屿是哥伦布最初登陆美洲的地方,而哥伦布以为他到达的是印度。后来它们有了新名字。西边面积较大的几个岛(古巴岛、牙买加岛、波多黎各岛、伊斯帕尼奥拉岛)外加开曼群岛等,被称为大安的列斯群岛(Greater Antilles Islands)。东南部的小岛被称为小安的列斯群岛(Lesser Antilles Islands, 又可细分为维京群岛、背风群岛、向风群岛和荷属安的列斯群岛等)。北边的安德罗斯岛(Andros)以及一系列形状狭长的岛屿是巴哈马群岛(Bahamas)。


            IP属地:宁夏8楼2016-01-27 19:30
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              这张地图就能看出,巴巴多斯岛(Barbados)、多巴哥岛(Tobago)以及特立尼达岛(Trinidad)的位置在小安的列斯群岛的岛弧以东,和它们并未排成一线。从这张地图就能看出,巴巴多斯岛(Barbados)、多巴哥岛(Tobago)以及特立尼达岛(Trinidad)的位置在小安的列斯群岛的岛弧以东,和它们并未排成一线。


              IP属地:宁夏10楼2016-01-27 19:34
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                这些加勒比海岛屿的形成原理和历史是各不相同的。如果我们看看加勒比海整个的海底地貌,我们就会发现这些岛屿所处的“周边环境”完全不同:

                由这张海底地形图可见,加勒比海处在好几个板块的交界区(北美板块、南美板块、加勒比板块、太平洋板块、纳兹卡板块、可可斯板块、巴拿马板块),三种板块交界类型齐全,地质历史十分复杂。在介绍西印度群岛是怎么形成现在的模样之前,要先说一下加勒比海附近这些岛屿(火山岛弧、大陆岛和碳酸盐台地岛屿)的形成原理。


                IP属地:宁夏11楼2016-01-27 19:37
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                  小安的列斯群岛
                  首先说小安的列斯群岛的火山岛弧(Volcanic Arc)。这种岛屿的形成原理我在另一个答案里有所涉及,详见:地球上原本就有岩石吗?各种岩石都是怎么来的? - Shan Ye 的回答里关于火山弧的段落。
                  这里简单说一下小安的列斯。如图所示:

                  小安的列斯群岛大致分为背风群岛(Leeward Islands)、向风群岛(Windward Islands)和南部的荷属安的列斯群岛(Dutch Leeward Antilles)。在背风群岛和向风群岛的外侧,北美板块向加勒比板块下方俯冲。这里俯冲的北美板块的地壳类型是海洋地壳,里面含水量较多。当海洋地壳带着水俯冲到深处的时候,高温高压会把这些水都挤出来,并让其进入加勒比板块的下层(底层地壳或上地幔)。进入加勒比板块后,这些水分会帮助加勒比板块下方的岩石熔融为岩浆。岩浆上升并且喷发,离开海底的地表进入海水之后会冷却凝固为岩石。当这些火成岩岩石堆积升高,冒出海面,就形成了火山岛。板块俯冲不是只在一点进行,而是有一个一定长度的俯冲带,因此形成的火山岛也不是一个,而是大致和俯冲带平行的一串。
                  荷属安的列斯群岛等南部岛屿的成因比较复杂,主要是因为加勒比板块和南美板块之间的摩擦和挤压形成的,但也有很多俯冲带火山岛的作用。
                  这一带的岛屿面积都不大。它们的岩石的来源就是活火山,而沉积物较少。目前,小安的列斯群岛还拥有17座活火山。一旦火山熄火(成为死火山),这些火山岛就不再生长,而且还会下沉、变小。加勒比板块和美洲板块的边界位置是不断在变化的(逐渐移往东方),因此,这些火山迟早都会熄灭。比如在那张海底地形图上的阿维斯高地(或称阿维斯海岭 Aves Ridge),就是古新世时期的岛弧所在地。当地的活火山熄灭后,岛弧逐渐下沉,现在已经基本上完全没入海面以下,只剩下一个退潮时海拔只有4米的阿维斯岛(Isla Aves 属委内瑞拉)。目前小安的列斯群岛的火山还在活跃期,比如蒙特塞拉特岛的火山在上世纪末就造成了很大的破坏。其它的一些岛(例如维京群岛)的火山虽然熄灭了,但是还尚未到沉入水底的日子(那是几百万年以后的事情了),目前海拔还是很可观的,所以暂时不用因为这件事替那些小国家担心。


                  IP属地:宁夏12楼2016-01-27 19:38
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                    小安的列斯群岛(photo credit to 我自己),由于是火山岛,海拔比起巴哈马要高得多。
                    P.S. 为什么这种火山群岛叫做“岛弧”或者“火山弧”?因为它们一般都是呈弧形排列(比如小安的列斯群岛、马里亚纳群岛和阿留申群岛)。为什么是弧形?这是个球面几何问题。地球表面是近似于球面,板块间的俯冲带本来就是弧形。和俯冲带大致平行的火山岛弧也就成了弧形的。


                    IP属地:宁夏13楼2016-01-27 19:39
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                      巴哈马台地
                      接下来介绍一下巴哈马群岛以及特克斯和凯科斯群岛的形成环境:碳酸盐浅滩台地

                      碳酸盐台地的示意图,注意这里不是画的巴哈马。
                      巴哈马群岛坐落在一片大规模的碳酸盐台地上,这片台地被统称为巴哈马台地(Bahama Banks,有大巴哈马台地和小巴哈马台地两个大台地,以及其它数个小型台地)。
                      大巴哈马台地面积最大,是一片厚达四千多米的碳酸盐沉积台地,于白垩纪起就开始逐步形成了。这种碳酸盐台地,顾名思义就是碳酸盐(主要是碳酸钙和碳酸镁)的沉积物堆起来的台地。这么多碳酸盐沉积物是怎么来的呢?高中化学课讲过,大部分的碳酸盐都不易溶于水。特别是在高温低压的条件下,碳酸盐更是容易形成沉淀。巴哈马处在热带,台地顶端的海水也很浅,正好适合碳酸盐去形成沉淀。


                      IP属地:宁夏14楼2016-01-27 19:40
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                        那么,水中的碳酸盐哪来的?来源是海洋生物,特别是珊瑚(珊瑚的主要组成物就是碳酸钙)和一些自养微生物。它们死后的遗留物就是碳酸盐。在热带,这种台地的边缘一般是比较陡的斜坡,斜坡上方是珊瑚礁等礁石组成的台缘。台缘内侧就是台地顶端。台地顶端一般是风平浪静的浅海和泻湖,这种没有大浪的区域正好适合沉积物(特别是小颗粒的沉积物)堆积。而在外侧斜坡,沉积物则由海浪携带而来,颗粒较大。

                        这张照片(photo credit to 我自己)就是巴哈马台地顶端的浅海,可见它风平浪静波澜不惊,水底下还有自养的藻类生物。
                        波浪和潮汐对碳酸盐浅滩台地以及上面的岛屿有很大的影响。有时候它们会把沉积物带到


                        IP属地:宁夏15楼2016-01-27 19:41
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                          到台地堆积,助长岛屿的面积,这就是这种碳酸盐浅滩岛屿的生长阶段;有时候它们会把浅滩上的沉积物冲刷走,这就是岛屿的消退阶段。当这两种影响的效果差不多的时候,就是这些岛屿的稳定阶段。


                          IP属地:宁夏16楼2016-01-27 19:42
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                            这就是岛屿的消退阶段。当这两种影响的效果差不多的时候,就是这些岛屿的稳定阶段。
                            从这张地图就可以看出,巴哈马群岛的大多数岛屿都位于台地东侧且形状南北狭长。在第三纪末期和第四纪,巴哈马群岛处于生长阶段。当地处于北半球热带的东北信风带,常年从东向西的信风驱使海浪,给台地的东侧带来了充足的沉积物。台缘的珊瑚礁也因营养充足而生长迅速,最后在台地东侧形成了高出海面的礁石。海浪和洋流继续给台地补充沉积物,逐渐就在这些台地的东侧形成了南北狭长的一系列岛屿。目前的巴哈马群岛处于稳定阶段。

                            从这张地图就可以看出,巴哈马群岛的大多数岛屿都位于台地东侧且形状南北狭长。在第三纪末期和第四纪,巴哈马群岛处于生长阶段。当地处于北半球热带的东北信风带,常年从东向西的信风驱使海浪,给台地的东侧带来了充足的沉积物。台缘的珊瑚礁也因营养充足而生长迅速,最后在台地东侧形成了高出海面的礁石。海浪和洋流继续给台地补充沉积物,逐渐就在这些台地的东侧形成了南北狭长的一系列岛屿。目前的巴哈马群岛处于稳定阶段。


                            IP属地:宁夏17楼2016-01-27 19:43
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                              大安的列斯群岛
                              大安的列斯群岛的几个岛是大陆岛,属于“大陆碎片”。但是,这并不是说它们是从美洲大陆上直接脱离或者撕裂下来的,而是说它们的地质构造和邻近大陆有很多相似之处。这几个大陆岛的形成历史相互不一样,比如牙买加岛、古巴岛和开曼群岛的地质史就不完全相同,但是大体上,它们的形成历史和美洲大陆上的中美洲巴拿马地峡相似:最初的雏形也是火山岛,在板块移动的机缘巧合下,所在地地壳隆起,才改变成为了面积较大的陆地。因此它们被归为大陆岛。


                              IP属地:宁夏18楼2016-01-27 19:44
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