书城科普海洋馆漫游(海底世界大观)
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第6章

海沟:大洋中水深超过6000米的狭长陷落地带。长可达数千公里,宽一般在百公里左右,两侧坡度陡急。海沟常与海岭相伴分布。海岭出露水面成为岛屿,在太平洋西部和北部,一系列岛屿呈弧形,成岛弧。海沟一般在岛弧的凸面,邻近大陆沿海山脉或紧靠岛屿,大洋的边缘上。海沟多数分布在太平洋,尤以西海岸最着名。世界上最深海沟是西太平洋马里亚纳群岛东南侧的马里亚纳海沟,深达11034米,长2550公里,平均宽度70公里。海沟分布地区是地壳最不稳定地带,火山、地震频繁。象山港在浙江省象山县以北,自东北向西南,伸入陆地内部,长约50公里,宽仅6公里。港外有六横岛为屏障,形势险要,为优良港湾之一。

矿物资源的聚宝盆

海洋是矿物资源的聚宝盆。经过20世纪70年代“国际10年海洋勘探阶段”,人类进一步加深了对海洋矿物资源的种类、分布和储量的认识。

油气田

人类经济、生活的现代化,对石油的需求日益增多。在当代,石油在能源中发挥第一位的作用。但是,由于比较容易开采的陆地上的一些大油田,有的业已告罄,有的濒于枯竭。为此,近20~30年来,世界上不少国家正在花大力气来发展海洋石油工业。

探测结果表明,世界石油资源储量为10,000亿吨,可开采量约3000亿吨,其中海底储量为1300亿吨。

中国有浅海大陆架近200万平方千米。通过海底油田地质调查,先后发现了渤海、南黄海、东海、珠江口、北部湾、莺歌海以及台湾浅滩等7个大型盆地。其中东海海底蕴藏量之丰富,堪与欧洲的北海油田相媲美。

东海平湖油气田是中国东海发现的第一个中型油气田,位于上海东南420千米处。它是以天然气为主的中型油气田,深2000~3000米。据有关专家估计,天然气储量为260亿立方米,凝析油474万吨,轻质原油874万吨。

稀锰结核

锰结核是一种海底稀有金属矿源。它是1973年由英国海洋调查船首先在大西洋发现的。但是世界上对锰结核正式有组织的调查,始于1958年。调查表明,锰结核广泛分布于4000~5000米的深海底部。它们是未来可利用的最大的金属矿资源。令人感兴趣的是,锰结核是一各种生矿物。它每年约以1000万吨的速率不断地增长着,是一种取之不尽、用之不竭的矿产。

世界上各大洋锰结核的总储藏量约为3万亿吨,其中包括锰4000亿吨,铜88亿吨,镍164亿吨,钴48亿吨,分别为陆地储藏量的几十倍乃至几千倍。以当今的消费水平估算,这些锰可供全世界用33,000年,镍用253,000年,钴用21,500年,铜用980年。

目前,随着锰结核勘探调查比较深入,技术比较成熟,预计到21世纪,可以进入商业性开发阶段,正式形成深海采矿业。

海底热液矿藏

20世纪60年代中期,美国海洋调查船在红海首先发现了深海热液矿藏。而后,一些国家又陆续在其他大洋中发现了三十多处这种矿藏。

热液矿藏又称“重金属泥”,是由海脊(海底山)裂缝中喷出的高温熔岩,经海水冲洗、析出、堆积而成的,并能像植物一样,以每周几厘米的速度飞快地增长。它含有金、铜、锌等几十种稀贵金属,而且金、锌等金属品位非常高,所以又有“海底金银库”之称。饶有趣味的是,重金属五彩缤纷,有黑、白、黄、蓝、红等各种颜色。

在当今技术条件下,虽然海底热液矿藏还不能立即进行开采,但是,它却是一种具有潜在力的海底资源宝库。一旦能够进行工业性开采,那么,它将同海底石油、深海锰结核和海底砂矿一起,成为21世纪海底四大矿种之一。

海洋——这个至今没有被人类征服的地方,占地球表面的3/4,海水量达到140亿立方千米,平均深度有3700米。大洋错综复杂的食物网养育了种类繁多的海洋生物,它比陆地上的任何生态系统都要复杂得多,从生活在洋底火山口边的吃硫磺的微生物、细菌,到各种深海鱼类,它们放出的荧光能照亮很远的地方,吸引了众多的供它们食用的生物。在有些地方,甚至还可能潜藏着有待发现的被称之为“海怪”的动物新种,有20米长的大乌枪鰂。

科学研究告诉我们,在这个海底世界里,潜在的经济价值同样是不可估量的:能量巨大的漩涡洋流,影响着世界上大部分地区的气象,若能了解它们的形成机理和规律,可预报气候灾害的发生,免于损失数万亿美元的经济损失。大洋还有巨大的有商业开发价值的镍、锰、铁、钴、铜等;深海的细菌、鱼类和植物,有可能成为保护人类健康与长寿的神奇药物之源。有人估计,在今后几十年里,从大洋获得的利益会远远超过人类目前探测太空的收益。如果人们能自由安全地出入洋底,其经济效益会立竿见影的。

但是,到达洋底和到达外层空间一样,没有特殊的装备,人是不可能到达洋底的。常识告诉我们,若没有氧气筒的帮助,人是不能长时间的下潜到3米以下的水里——这只不过是大洋平均深度的三千分之一!随着不断地潜入水下,压力也在不断增加。人的内耳、肺和一些孔道就会感到压力,令人痛苦。水下温度低,会很快吸走人体的热量。使得人难以在3米以下的水里坚持2~3分钟。

由于以上这些原因,当代深海的探险,不得不坐等两项关键技术的发展:深海球形潜水器和深潜铁链栓系钢球深潜器。会游泳的人一直在寻思,如何在水下得到氧气?千百年来,一直如此。古代希腊的潜水者是从充满气的瓶子里获得氧气,近代潜水者则多用压缩空气的办法,进人潜水。通常人可以潜入到30米的深度。甚至最有经验的使用水下呼吸器的人也不敢冒险潜到45米以下,因为深潜压力的增加和上浮水面的过程的压力变化,造成减压病甚至死亡。使用密封的潜水服,也只能潜入到440米的深处。

球形深海潜水器创造了下潜923米的深度,但操作十分困难。后来又发明了体积很小的深海潜艇,但它只能供科学研究用。先进的深海潜艇配备有水下摄影机、收集标本筐和具有人手功能的操作机械臂。深潜器的实践做了肯定地回答。美国、法国、日本、俄罗斯等国都出于不同目的研制出深水潜艇,收集到大海深处的动物、植物、岩石、水样等资料标本。这就开辟了一个深海探测的新时代。人们获得了大量的深海世界里的信息,从而改变了生物学、地质学和大洋地理学某些传统的看法。科学家们用新的目光来看待风海流的变化规律;太平洋的厄尔尼诺现象,对具有商业价值的鱼群有极大的危害,并且还会诱发地球上气候的奇特变化。大洋环流的不稳定性,可能导致全球性的气候改变,或使现在地球上稳定的气候慢慢消失。

科学家们还认识到,大洋底的海床并不是平坦的,它高低起伏,比我们的陆地地形更复杂,它的峡谷能装得下喜马拉雅山山脉。更令人惊异的是,大洋底还有一条独特的、全球范围的、长达60000千米的大山脉,它像一条巨蛇一样,蜿蜒穿过大西洋、太平洋、印度洋和北冰洋,科学家们称这条洋底大山为“大洋中脊”。

到20世纪70年代末,当地质学家们仔细研究了大洋中部的诸山脉后,使他们更坚信了大地板块结构的理论。根据这一理论,地球的表面不是单一的石头外壳,它是由若干块巨大板块构造组成的,这些板块构造最小的也有数千平方千米,它们漂浮在地幔之上。大洋中脊的隆起部分,可能是最初创造地壳的地方;新的板块构造也许在形成海床之前就被它下面的地壳内引力作用下造成的。从大西洋中脊上采来的岩样已证明了这一点。这正是板块结构理论正确性的惊人证据。洋底不断流出的、炽热的、富有矿物质的海水原来来自洋底像烟囱一样的山峰,这又是一个证据。它表明岩石下仍有巨大的热量,它来自相对年轻的底质构造。在这里,有被称之为热液喷出口,其平均深度为2225米。海洋地质学家们已仔细研究了洋底热液喷出口。观察后发现,这些喷出口,实际上是洋底的间歇喷泉,就像美国的黄石公园的“忠实泉”一样。炽热的海水从洋底裂缝里流出来,虽然温度高达400℃,但因为这里的压力太大了,所以不会沸腾。热水喷出后,很快冷却。喷出的水含有大量的矿物质,包括锌、铜、铁、硫磺混合物和硅,它们集落在海床上。这些东西越积越厚,最后形成烟囱状的山峰像个“黑色吸烟人”。

这些热喷口处的化学反应,回答了困扰科学家多年的问题。在其成分不断地被腐蚀时,为什么海水中存在的大量的镁能保持相对稳定?现在认识到,镁是在热水流过岩石时从海水中被剥离下来的。

当科学家们把这些热喷口看成是研究海底世界的化学实验室时,有商业头脑的企业家却把它看成是金属冶炼厂,因为它们能从地球的内部获得巨大的有价值的各种金属。海洋地质学家很早就知道,在4300米到5200米深的洋底,铺了一层锰结核。这些土豆大小的锰核,含有铁、镍、钴以及其他别的金属。从20世纪70年代始,已有不少采矿公司用先进的设备来采集它们。

如果说洋底的热喷口令人惊奇,那么更令科学家们感到吃惊的是,在这些含硫的间歇泉四周竟会有生命!这真是大大地出人意料之外。1977年,科学家们在这些热喷口的水里发现不少微生物,而且还发现一条20厘米长的管状蠕虫。一条红皮肤、蓝眼睛的怪鱼!这个事实被新闻报道后,起初许多人不相信这个事实,但这种“不信”很快被“好奇”所代替。人们自然又提出这样的疑问:若真有生物,它们靠吃什么为生呢?哪里根本没有光,它们又是怎么生存的?令人奇怪的是,在100多年前,俄国的一个科学家就发现了上述的事实,他说水下的细菌,是靠氧的硫化物生存的,而这种化合物对多数生命是剧毒的!现在科学家们已弄清了这些细菌与地面上光合成的细菌正好相反,是从化学物质中获得生存能量;陆地上光合成的细菌是从光中获得能量。

近些年来,围绕着人们要不要进入更深的洋底的问题,争论十分激烈。科学家和政治家在辩论:继续向更深的洋底进军值得不值得?大多数人承认,探测大洋底是一项极有理论与实用价值的事业,但花费太大,因此犹豫不决。有人则持反对态度,他们认为,这是白白浪费金钱。美国、法国就有人反对再建造更为先进的深海探测器。但赞成者仍是多数,他们认为,把探测世界大洋底的实践比作是当今的哥伦布发现新大陆,其理由是“那肯定是一个无法想象的神奇世界”,探测这个未知“新大陆”,肯定会改变人类许多传统的观点,并为人类带来巨大的利益。在探测洋底事业中,美国、日本、法国等国的科学家们工作最出色,其中日本投资最大,成就也最显着。日本人总是对新的市场抱有极大的兴趣,他们把世界大洋也看成一个新的市场,所以他们对海洋抱有极大的热情。日本的科学家们发现,太平洋板块构造的边沿,从东向西,在挤压日本陆块。日本的深海探测器可达到1万多米深的洋底,研究人员能从屏幕上看到机器人仅用了35分钟就下潜到109114米的深度。在这个深度,人们发现了一条海蛞蝓、蠕虫和小虾,这再次证明在地球环境最恶劣的地方,也有多种生命形式存在。1996年,一个崭新的、革命性的海底探测船在美国加利福尼亚中部的海岸城市蒙特里下水,开始她的处女航。这条深海探测船的名字叫深飞1号,它长4米,重1315千克,外形像一个胖鼓鼓的有翼的鱼雷。它在水下航行时,很像一只轻捷迅速的飞鸟。与那些正绕着大洋航行,拖着深海探测器的动作迟缓的潜艇相比,深飞1号就像一架水中的F16战斗机。它能做特技飞行,比如横滚等,还能与快速游动的鲸群赛跑,或垂直跳出水面,驾驶人员可以从舱中看到舱外的一切。它可以在水面上飞行,也可以潜到1000米以下做各种科学考察活动。

总之,海洋是21世纪的希望,在科技发达的今天,人类应该将目光放在海洋上,当然,只有保护海洋,珍惜海洋以及资源,海洋才乐意做出它的贡献。

拯救海浪

冲浪运动最早起源于美洲的土着居民,在古代秘鲁人的壁画中,可以看到人们用芦苇板冲浪的画面。柯克船长第一次到夏威夷的时候,就看到当地人在海浪中兴致勃勃地冲浪。现代人对冲浪的喜爱开始于20世纪20年代的美国。

将海洋巨大的能量转变为瞬间的优雅,冲浪既是一项运动又是一种艺术。

海洋中暴风雨的推动产生了海浪,巨大的力量借水而行,直到遇到陆地,水底礁石的阻碍使得海浪的底部速度减缓,而浪尖速度不变,于是浪尖抛出去再卷下来,形成转瞬即逝的海水隧道。技艺高超的冲浪好手能够抓紧时机从隧道中直穿而过而不会被海浪吞没。这种海水隧道是冲浪爱好者梦寐以求的,然而并非所有的海滩都会形成良好的海水隧道,要有海浪,还要有适宜的海底礁石……于是冲浪又成为了科学。

美国南加州有很多海滩,但适合冲浪的海滩却不多。其中一个冲浪的最佳地点附近海底有雪佛龙公司的水下输油管道,为了保护输油管,修建了堤坝,哪知却破坏了能形成海水隧道的海浪。当地的冲浪者基金会抗议雪佛龙公司的行为,公司最终赔偿损失,并且答应设置人工礁石以生成适宜的海浪。呈V字型放置的人工礁石达到了预期的目的。

冲浪者基金会所面对的另一项斗争是水质污染。城市污水、工业废水等未经处理就排入海水,冲浪者长时间泡在海水中,很容易得病。有人说冲浪者就像矿井中的金丝雀,对水质污染非常敏感。冲浪者基金会每天都要检查水质,而且组织各种活动教育人们要有环保意识。这些活动的发展远超过基金会的预料,越来越多的人参与到这些活动中来,其中很多并非是冲浪者,基金会俨然成为环保组织。

海底地形

海底地形与陆地一样,有山岭、高原、盆地、丘陵等形态。海底地貌按洋底起伏的形态特征,大致可分为大陆架、大陆坡和大洋底三部分。大陆架是指陆地向海洋延伸的平浅海底。大陆坡是大陆架与深海底之间较陡的陡坡。大洋底是海洋主要部分,有海岭、海脊、海底高原等正地形;也有海沟、海槽、深海盆地等负地形。

海盆

海盆是大洋的主体部分。洋底下凹并为海岭或海底隆起所分割的盆地。面积大,外形呈圆形或椭圆形,底部较平坦,深度3000~6000米(大多为4000~5000米)。覆盖着深海沉积,以化学沉积和生物沉积为主。

海底山脉