加勒比海的西印度群島，大島集中在西北，小島集中在東南，請問這樣的地理形態是怎樣形成的？

02-01

去那邊坐游輪看地圖注意到一個有趣的現象。比如古巴、海地那幾個大島都集中在一起，而維爾京群島等小島都在後面排成一串，地理學上有什麼原理嗎，還是只是巧合。再加上巴拿馬地峽那麼狹長，看起來隨時會被大陸漂移扯斷。難道那些島是板塊漂移的時候從陸地上剝落下來的嗎？我不是學地理的，只是感興趣，所以求教一下？

既然題主問的是地理，那就先說地理學的解釋吧。

正如題主所說，這些海島有大有小，大的在西邊一堆，小的在東南面。其實還有巴哈馬的那一串狹長型的島，也是集團式分布。

地理學上，這種分布可以說是印證了Waldo Tobler的地理學第一定律，即：

Everything is related to everything else, but near things are more related to each other than distant things are.

翻譯一下，意思就是「所有的事物之間都是有關聯的，但是空間上距離近的事物之間的關係，要比距離遠的事物之間的關係更強」。

好了，這個問題不扯地理了。其實這個問題是更屬於地質學範疇的（雖然這裡沒有地質的tag，待我去加上）。

加勒比各海島的形成原因是不同的。那個區域是世界上地質條件最複雜的區域之一。大島在西，小島在東，是因為加勒比海的西北和東南地質條件很不相同，而且這些島嶼所經歷的地質史也互不相同。

加勒比海島嶼的分類

平常，我們看到的加勒比海的地圖是這樣的：

曾經它們都被統稱為西印度群島（West Indies），因為這些島嶼是哥倫布最初登陸美洲的地方，而哥倫布以為他到達的是印度。後來它們有了新名字。西邊面積較大的幾個島（古巴島、牙買加島、波多黎各島、伊斯帕尼奧拉島）外加開曼群島等，被稱為大安的列斯群島（Greater Antilles Islands）。東南部的小島被稱為小安的列斯群島（Lesser Antilles Islands, 又可細分為維京群島、背風群島、向風群島和荷屬安的列斯群島等）。北邊的安德羅斯島（Andros）以及一系列形狀狹長的島嶼是巴哈馬群島（Bahamas）。這些島嶼從地質學的角度說，可以分為三大類：

大安的列斯群島以及南部的巴貝多等島嶼屬於大陸島（Continental Islands）。
小安的列斯群島的大部分島嶼屬於火山弧島嶼（Volcanic Arc或者High Islands）。
巴哈馬群島以及特克斯和凱科斯群島，屬於碳酸鹽台地上的島嶼（Carbonate Platform）。

需要說明的是，上面這幅地圖其實不完全準確。它把巴貝多島算作了火山島弧的一部分。實際上巴貝多島雖然離小安的列斯群島距離近，但它是個大陸島，和它南側的特立尼達島以及多巴哥島一樣。因為它們坐落在南美洲的大陸架上，形成原因和火山無關。

從這張地圖就能看出，巴貝多島（Barbados）、多巴哥島（Tobago）以及特立尼達島（Trinidad）的位置在小安的列斯群島的島弧以東，和它們並未排成一線。

這些加勒比海島嶼的形成原理和歷史是各不相同的。如果我們看看加勒比海整個的海底地貌，我們就會發現這些島嶼所處的「周邊環境」完全不同：

由這張海底地形圖可見，加勒比海處在好幾個板塊的交界區（北美板塊、南美板塊、加勒比板塊、太平洋板塊、納茲卡板塊、可可斯板塊、巴拿馬板塊），三種板塊交界類型齊全，地質歷史十分複雜。在介紹西印度群島是怎麼形成現在的模樣之前，要先說一下加勒比海附近這些島嶼（火山島弧、大陸島和碳酸鹽台地島嶼）的形成原理。

小安的列斯群島

首先說小安的列斯群島的火山島弧（Volcanic Arc）。這種島嶼的形成原理我在另一個答案里有所涉及，詳見：地球上原本就有岩石嗎？各種岩石都是怎麼來的？ - Shan Ye 的回答里關於火山弧的段落。

這裡簡單說一下小安的列斯。如圖所示：

小安的列斯群島大致分為背風群島（Leeward Islands）、向風群島（Windward Islands）和南部的荷屬安的列斯群島（Dutch Leeward Antilles）。在背風群島和向風群島的外側，北美板塊向加勒比板塊下方俯衝。這裡俯衝的北美板塊的地殼類型是海洋地殼，裡面含水量較多。當海洋地殼帶著水俯衝到深處的時候，高溫高壓會把這些水都擠出來，並讓其進入加勒比板塊的下層（底層地殼或上地幔）。進入加勒比板塊後，這些水分會幫助加勒比板塊下方的岩石熔融為岩漿。岩漿上升並且噴發，離開海底的地表進入海水之後會冷卻凝固為岩石。當這些火成岩岩石堆積升高，冒出海面，就形成了火山島。板塊俯衝不是只在一點進行，而是有一個一定長度的俯衝帶，因此形成的火山島也不是一個，而是大致和俯衝帶平行的一串。

荷屬安的列斯群島等南部島嶼的成因比較複雜，主要是因為加勒比板塊和南美板塊之間的摩擦和擠壓形成的，但也有很多俯衝帶火山島的作用。

這一帶的島嶼面積都不大。它們的岩石的來源就是活火山，而沉積物較少。目前，小安的列斯群島還擁有17座活火山。一旦火山熄火（成為死火山），這些火山島就不再生長，而且還會下沉、變小。加勒比板塊和美洲板塊的邊界位置是不斷在變化的（逐漸移往東方），因此，這些火山遲早都會熄滅。比如在那張海底地形圖上的阿維斯高地（或稱阿維斯海嶺 Aves Ridge），就是古新世時期的島弧所在地。當地的活火山熄滅後，島弧逐漸下沉，現在已經基本上完全沒入海面以下，只剩下一個退潮時海拔只有4米的阿維斯島（Isla Aves 屬委內瑞拉）。目前小安的列斯群島的火山還在活躍期，比如蒙特塞拉特島的火山在上世紀末就造成了很大的破壞。其它的一些島（例如維京群島）的火山雖然熄滅了，但是還尚未到沉入水底的日子（那是幾百萬年以後的事情了），目前海拔還是很可觀的，所以暫時不用因為這件事替那些小國家擔心。

小安的列斯群島（photo credit to 我自己），由於是火山島，海拔比起巴哈馬要高得多。

P.S. 為什麼這種火山群島叫做「島弧」或者「火山弧」？因為它們一般都是呈弧形排列（比如小安的列斯群島、馬里亞納群島和阿留申群島）。為什麼是弧形？這是個球面幾何問題。地球表面是近似於球面，板塊間的俯衝帶本來就是弧形。和俯衝帶大致平行的火山島弧也就成了弧形的。

巴哈馬台地

接下來介紹一下巴哈馬群島以及特克斯和凱科斯群島的形成環境：碳酸鹽淺灘台地（Carbonate Platforms）。

碳酸鹽台地的示意圖，注意這裡不是畫的巴哈馬。

巴哈馬群島坐落在一片大規模的碳酸鹽台地上，這片台地被統稱為巴哈馬台地（Bahama Banks，有大巴哈馬台地和小巴哈馬台地兩個大台地，以及其它數個小型台地）。

大巴哈馬台地面積最大，是一片厚達四千多米的碳酸鹽沉積台地，於白堊紀起就開始逐步形成了。這種碳酸鹽台地，顧名思義就是碳酸鹽（主要是碳酸鈣和碳酸鎂）的沉積物堆起來的台地。這麼多碳酸鹽沉積物是怎麼來的呢？高中化學課講過，大部分的碳酸鹽都不易溶於水。特別是在高溫低壓的條件下，碳酸鹽更是容易形成沉澱。巴哈馬處在熱帶，台地頂端的海水也很淺，正好適合碳酸鹽去形成沉澱。

那麼，水中的碳酸鹽哪來的？來源是海洋生物，特別是珊瑚（珊瑚的主要組成物就是碳酸鈣）和一些自養微生物。它們死後的遺留物就是碳酸鹽。在熱帶，這種台地的邊緣一般是比較陡的斜坡，斜坡上方是珊瑚礁等礁石組成的台緣。台緣內側就是台地頂端。台地頂端一般是風平浪靜的淺海和瀉湖，這種沒有大浪的區域正好適合沉積物（特別是小顆粒的沉積物）堆積。而在外側斜坡，沉積物則由海浪攜帶而來，顆粒較大。

這張照片（photo credit to 我自己）就是巴哈馬台地頂端的淺海，可見它風平浪靜波瀾不驚，水底下還有自養的藻類生物。

波浪和潮汐對碳酸鹽淺灘台地以及上面的島嶼有很大的影響。有時候它們會把沉積物帶到台地堆積，助長島嶼的面積，這就是這種碳酸鹽淺灘島嶼的生長階段；有時候它們會把淺灘上的沉積物沖刷走，這就是島嶼的消退階段。當這兩種影響的效果差不多的時候，就是這些島嶼的穩定階段。

從這張地圖就可以看出，巴哈馬群島的大多數島嶼都位於台地東側且形狀南北狹長。在第三紀末期和第四紀，巴哈馬群島處於生長階段。當地處於北半球熱帶的東北信風帶，常年從東向西的信風驅使海浪，給台地的東側帶來了充足的沉積物。台緣的珊瑚礁也因營養充足而生長迅速，最後在台地東側形成了高出海面的礁石。海浪和洋流繼續給台地補充沉積物，逐漸就在這些台地的東側形成了南北狹長的一系列島嶼。目前的巴哈馬群島處於穩定階段。

大安的列斯群島

大安的列斯群島的幾個島是大陸島，也就是像題主所猜的那樣，屬於「大陸碎片」。但是，這並不是說它們是從美洲大陸上直接脫離或者撕裂下來的，而是說它們的地質構造和鄰近大陸有很多相似之處。這幾個大陸島的形成歷史相互不一樣，比如牙買加島、古巴島和開曼群島的地質史就不完全相同，但是大體上，它們的形成歷史和美洲大陸上的中美洲巴拿馬地峽相似：最初的雛形也是火山島，在板塊移動的機緣巧合下，所在地地殼隆起，才改變成為了面積較大的陸地。因此它們被歸為大陸島。

加勒比海島嶼及中美洲陸地的形成歷史（白堊紀至今）

下面就整體簡單介紹下加勒比海島嶼的形成過程（這已經是超簡版本了）。

下列這些地圖裡，橙色線代表板塊消亡邊界（俯衝帶，橙色箭頭為俯衝方向），棕色線代表板塊生長邊界（類似大洋中脊），綠色線是剪切型板塊邊界（和聖安德勒斯斷層的效果差不多），深紫色線代表其它斷層，粉色箭頭代表板塊的大致移動方向。

在白堊紀，那時候加勒比板塊還未形成，東太平洋板塊（又名法拉倫板塊 Farallon Plate）的東側突出部在北方向北美洲板塊下方俯衝，在古巴所在的位置形成了一個東西走向的島弧以及古巴海溝（Cuban Trench）。島弧形成的火山島就是古巴等島嶼的雛形。而在古巴海溝的東側，海洋地殼密度更大的北美板塊和南美板塊朝著太平洋板塊的突出部下方俯衝，分別形成了波多黎各海溝（Puerto Rico Trench）及島弧和阿維斯島弧（Aves Arc）。在這個時期，巴哈馬台地剛形成淺海，碳酸鈣和碳酸鎂等沉積物開始逐漸堆積。

到了古新世，因為某種原因（具體原因現在學術界還在爭論中，和地幔活動有關），在東太平洋板塊突出部的角落裡出現了一小段新的類似大洋中脊的生長邊界，並由此產生了一個開曼海槽（Cayman Trough）。在這個生長邊界的影響下，古巴附近的板塊俯衝逐漸停止了，取而代之的是一系列不停變動的剪切型邊界。在這些剪切型邊界以及斷裂帶的作用下，一些火山島融合在了一起，使得古巴島初具規模。古巴海溝的殘餘部分繼續俯衝，形成火山島。東面的俯衝也在繼續，波多黎各等島嶼的雛形初現。巴哈馬台地繼續發育中。

而到了漸新世，在開曼生長邊界的作用下，這片東太平洋板塊的突出部開始整體朝東方移動，從而使它最終從太平洋板塊斷裂下來，形成了獨立的加勒比板塊。而在加勒比板塊北部，由於板塊活動方向的改變，俯衝徹底停止。古巴海溝的俯衝帶消失，波多黎各的火山活動也停止了。原來形成的一些火山島開始逐漸下沉，在島嶼周圍形成了和巴哈馬台地差不多的碳酸鹽淺海以及珊瑚礁，這樣，沉積物就開始大量堆積。

加勒比板塊下方是海洋地殼，但是比大西洋的海洋地殼年輕、密度小，因此它得以往東繼續壓在大西洋地殼的上方。東部的俯衝帶因而向後退卻，阿維斯火山弧的火山活動停止，火山島也開始下沉，逐漸變為海底山脈。新的島弧在更遠的東方開始形成，這也是現在的小安的列斯群島的誕生。

同時，太平洋板塊雖然和加勒比板塊斷開了，但是它仍然向東北方向俯衝，並在與加勒比板塊交界處形成新的俯衝帶，產生新的火山島。這些新的火山島就是中美洲以及巴拿馬地峽的雛形。

在中新世，加勒比板塊和北美板塊之間的相互作用讓它們之間的區域發生隆起，古巴、伊斯帕尼奧拉、波多黎各、牙買加等島嶼的面積急劇擴大，大安的列斯群島基本形成。小安的列斯群島繼續被火山塑造。巴哈馬台地逐漸進入島嶼塑造期，少量礁石開始接近水面，但並無大島形成。巴拿馬地峽繼續形成。東太平洋板塊俯衝殆盡，巴拿馬地峽以南的加拉帕格斯群島附近，海洋地殼產生新的生長邊界，納茲卡板塊和可可斯板塊雛形初現。

到了第四紀，冰河世紀到來，海平面消退，巴哈馬台地露出水面。碳酸鹽地表被侵蝕後形成了大規模的喀斯特地貌。冰河期結束，海平面上升，潮汐、信風和洋流帶動的波浪給巴哈馬台地持續提供著沉積物，台地東側形成狹長的島嶼。目前的巴哈馬群島處於穩定階段。巴拿馬地峽徹底形成。加勒比海南部的荷屬安的列斯（阿魯巴等）也因地殼變動而形成。主要參考資料：

我的各種筆記本以及課件
得克薩斯大學的Perry-Casta?eda Map Library的相關地圖
James Carew和John Mylroie所著的Geology and Hydrogeology of Carbonate Islands第三章Geology of Bahamas
Daniel D. Arden Jr.所著的Geology of Jamaica and Nicaragua Rise
Perfit和Heezen所著的The geology and evolution of the Cayman Trench
Georges Pardo所著的Geology of Cuba

知乎專欄：地球的那些事兒

微信公眾號 ShanYeTalking

西北水淺啊，東南水深唄

從大陸分離出來，或是由海底火山爆發和珊瑚蟲構造而成。海島可以分成大陸島、火山島、珊瑚島、沖積島四大類型。

大陸島是大陸向海洋延伸露出水面的島嶼。世界上比較大的島基本上都是大陸島。它的形成有三種原因：

地殼運動，中間接合部陷落為海峽，原與大陸相連的陸地被海水隔開，成了島嶼。世界上最大的格陵蘭以及伊里安、加里曼丹、馬達加斯加等島，都是這樣形成的。

冰磧物形成的小島。遠古冰川活動時期，冰川夾帶大量碎屑在下游堆積下來，後來氣候回暖，冰川消融，海面上升，冰磧堆未被淹沒，成了島嶼。挪威沿岸、波羅的海沿岸、美國和加拿大東部交界處沿岸的小島，就是這樣形成的。

後來，人們還動用現代科學技術築造了人工島嶼。這類島嶼為數不多，面積極小，但經濟意義很大，前景可觀。今後還將擺脫泥沙島的窠（ke）臼，構築巨大的鋼鐵浮體，在海上建設工廠、展覽館、公園、旅館以至整個城市，大大擴展人類活動的基地。

http://tinyurl.com/jzu9wz9

中美洲和加勒比，神奇的土地。多彩的歷史文化和動植物，旖旎的風光