书城科普读物科学与海洋(海洋与科技探索之旅)
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第7章 板块构造(1)

地球的表面称为“地壳”,由厚达数十千米到两三百千米的坚硬的岩石层构成。

地壳分为14块,在地球表面向不同的方向运动。这些独立的移动地壳被称为“板块”。

地壳下面是可以缓慢变形的地幔层,板块就在地幔层上部运动。

板块的移动速度约为每年1~10厘米,正好和手指甲的生长速度相同。虽然速度非常慢,但是经过几百万年,几千万年,就可能移动几千千米。

地球是一个球体,所以板块的运动也呈旋转运动,距离旋转中心越远就旋转得越快。

板块之间的交界处并非就一定是海洋与大陆的交界处。这一点也许不是很好理解。在西太平洋大陆和海洋的交界处基本就是板块的交界处,但在大西洋两者则不一致。

西太平洋板块的边界是“海沟”。海沟是海洋板块同大陆板块撞击后,在引发地震的同时,向地球内部下陷而形成的。

而大西洋的海沟并非海陆的交界处。海洋板块和大陆板块连成一体,向同一方向运动。

有陆地的板块的运动速度小于无陆地的板块(如太平洋板块)的运动速度。

板块的陆地部分厚为200~300千米,而海洋部分小于100千米。可能是因为厚重的大陆部分陷入地幔,才导致速度减慢。

大西洋中板块的边界在海洋的中央。在此板块同板块渐渐分离,形成了中央海岭这个海底大山脉。

中央海岭地区由于地球内部高温,火山运动活跃。火山喷发、地震、断层运动等地球活动大多发生在板块边缘处,而板块边缘的90%在海底,所以我们要研究地球活动,就必须更多地了解海底。

大洋的形成和大陆的移动大陆以每年几厘米的速度移动着。在运动了几千万年乃至1亿多年后便形成了大西洋和印度洋这些大洋。

事实上,现在大西洋仍以每年3厘米左右的速度,印度洋以每年4~7厘米的速度不断地增加着宽度。

现在地球表面存在着非洲大陆、南北美大陆、欧亚大陆等多个大陆,也存在着太平洋、大西洋、印度洋等多个大洋,地形丰富。在2亿年前地球上只有一大块大陆和一大片大洋存在。

亿年前的大陆就像现在所有的大陆合起来那么大,称为“泛大陆”。

泛大陆约占地球表面积的1/3,剩下的2/3是被称为“泛大洋”的海洋。

泛大陆在1.8亿年前开始分裂。

经过1亿多年的分裂,泛大陆终于分裂成现在的7个大陆并在分裂中形成了大西洋和印度洋。

南北美大陆和欧洲、非洲大陆的分离形成了大西洋,南极大陆和非洲、印度、澳大利亚大陆的分离形成了印度洋。

太平洋则并非由大陆分裂造成的,是2亿年前的泛大洋缩小后形成的。

由此可见,太平洋、大西洋、印度洋的形成过程是不同的。太平洋的面积每年都在减少。而它减少的面积恰好等于大西洋、印度洋每年增加的面积。

地球表面的大陆在不停地移动,生成新的大海。关于海洋的缩小和扩大的详细情况我们今后再说明。

太平洋的海底太平洋是地球上最大的海洋。从地球仪的南太平洋侧面观察地球,你会以为整个地球只有海洋。

太平洋海底多由海沟围着,这些海沟的深度一般为7000~8000米。在日本南方的关岛附近的马里亚纳海沟则深达9000米,有的地方甚至达到了11000米。

最深的这部分叫做“挑战者海渊”。太平洋海底就是通过这些海沟陷入地球内部的。

在西太平洋里有许多海山。这个地域是地球上最大的海山密集地带。这些山每座都超过5000米,比富士山高出很多。

海山一般由海底的火山活动形成。西太平洋的海山却多为死火山。西太平洋的海山群形成于白垩纪(约1亿年前)的东南太平洋,经板块移动横渡了太平洋。

自东南太平洋向西太平洋的海山连绵不断。这表明东南太平洋处形成的海山向西北不停地移动着。东南太平洋处形成的海山每年约移动10厘米,到达日本附近就用31.5亿年。

在海山不断形成的东南太平洋有一座中央海岭,它的扩大速度最快。

在此板块每年分离16厘米,然后火山活动会生成新的海底。火山形成的海底为玄武岩层。太平洋洋底几乎都是由中央海岭形成的。

日本海沟和新西兰东边的海底就是这样。海底广大而平坦的地形称为“深海平原”。

新西兰东边的深海平原可能是世界上最大的平原。它的水深约5500米,在它上面沉积着约1000米的沉积物。

这些沉积物的形成约用了几千万到1亿年。沉积的速度非常慢,每1000年才几毫米,成分多为浮游生物的尸骸和宇宙尘。

印度洋的海底印度洋对于日本人来说可能比较陌生。其实印度洋形成的历史对亚洲有着重大的影响。

在印度洋形成的同时印度大陆向北移动和欧亚大陆相碰,形成喜马拉雅山脉,也使亚洲定形。日本现在的气候也受喜马拉雅山脉的影响。

印度洋海底最大的特征是它的中央有3个中央海岭汇集在一点。3个板块(非洲板块、澳大利亚板块、南极板块)在此交汇。这种三重交点地球上共有7处,印度洋中的这个最具代表性。从这个交汇点开始向3个方向的海底不断地生成,所以也可以说印度洋的海底是由这个交点产生的。

印度洋海底的另一个特征是它的向南北延伸的两条海岭。东侧直线状的海岭总长超过4000千米,相对高度4000米,宽3000千米,几乎和日本诸岛一样。这条海岭大致沿东经90°线呈南北向延伸,被称为“东经90°海岭”,是除中央海岭外地球上最大的海岭。

印度洋也有海沟。沿着苏门答腊岛和爪哇岛的爪哇海沟总长5000千米,是世界上最大的海沟。在此澳大利亚板块向北陷入。

在印度大陆还未撞击欧亚大陆之前(约4500万年前),爪哇海沟曾贯穿喜马拉雅,一直延伸到阿拉伯地区。现在的爪哇海沟不过是过去巨大的海沟的一部分而已。

印度洋东侧孟加拉湾的海底全部被“孟加拉扇形地”覆盖。孟加拉扇形地是由喜马拉雅山的大量的泥沙沉积而成的,是世界上最大的沉积体,约有15千米厚。

大西洋的海底大西洋海底地形要比印度洋和太平洋简单得多。大西洋中心的“大西洋中央海岭”北起北冰洋,南至南极海,贯穿大西洋,是世界上规模最大的山脉。

中央海岭山顶的水深约2500米,山顶东西两侧的水深逐渐增加,最深达到6000米。下面是大西洋中央海岭和北美洛基山的比较。可以看到中央海岭的规模丝毫不亚于陆地上的山脉。

中央海岭的形状规模虽和陆地上的山脉很相近,但是它们的构造却不相同。

中央海岭是海底火山活动的地方。新生的海底向东、西移动,所以离中央海岭越远的海底年龄越古老。

大西洋最古老的海底在两侧的大陆附近,年龄约在1亿岁到1.8亿岁。大西洋底不存在巨大的海沟,所以1.8亿年前超大陆分裂时形成的海底并不会沉入地球内部,全部留在海底。大西洋的中央海岭每年约有3厘米的新海底生成,致使大西洋面积不断扩大。

大西洋中的海山和海底高原也没有太平洋和印度洋多,仅有的几座海山全是热点火山活动形成的。

其中最大的是北大西洋的冰岛海底高原和南大西洋的沃尔维斯海岭,都是冰岛热点和特里斯林热点(海底热泉)活动形成的。

尤其是冰岛热点,由于它的活动经常导致中央海岭火山爆发,所以非常有名。

日本周边的海底日本周边的海底到底是什么样子?原来日本周边的海底是如此复杂,并且是地球上最复杂的海底地形。

之所以如此复杂,是因为日本处在4个板块的边缘,这些地方的地壳活动非常频繁。

海沟非常的多,由北向南分别为“千岛海沟”、“日本海沟”、“伊豆—小笠原海沟”、四国海的“南海海沟”和冲绳的“琉球海沟”。除较浅的南海海沟外,其他的海沟的水深都在7000~9000米之间。海沟是海洋侧板块沉入地球内部时形成的沟状地形。

太平洋底的海山非常多。这些海山的相对高度为4000~5000米。这些海山都是海底火山。日本周边的太平洋海底的海山全是1亿多年前的火山活动形成的。

在伊豆半岛南方延伸的海底离地被称为“伊豆—小笠原海岭”,这些海岭有的露在海面,形成了包括大岛、八丈岛、父岛等岛屿在内的伊豆—小笠原诸岛。

虽然在海面上仅为一个小岛,在海面下却是一个大规模的海岭。伊豆—小笠原海岭是5000万年前的火山运动形成的,海岭全体都由熔岩和火山灰等火山喷出物形成。

像伊豆—小笠原海岭这种和海沟平行的火山列岛的火山活动是因为海洋板块从海沟进入地球深部时,带入的水和地幔中的岩石作用形成岩浆后爆发而形成的。

所以海沟附近肯定会有火山活动。日本的火山活动都是由海沟处板块下沉而引发的。

日本附近的深海底分为太平洋侧、菲律宾洋侧、日本海侧等部分,其中最深的是太平洋侧,约6000米。菲律宾洋侧约4000米,日本海侧约3500米。

太平洋侧的海底是在1.5亿年前的侏罗纪形成的,而日本海、菲律宾海是在1500万~3000万年前。

中央海岭根据不同的地域,“中央海岭”也被分别称为“东太平洋海膨”、“大西洋中央海岭”等,其实太平洋、大西洋、印度洋的中央海岭都是连在一起的。

所以说中央海岭是全球规模的。中央海岭的火山活动极其活跃。由于这些活火山活动,不断地有新的海底形成,这些新生成的海底成为板块的一部分,并随之移动。全球80%的火山活动是在中央海岭发生的。

中央海岭的海底经常被新生成的熔岩覆盖。这些熔岩多呈枕状,被称为“枕状熔岩”。这是喷到水中的熔岩特有的形状。

地球上所有的海底都是由中央海岭产生的,所以枕状熔岩遍布整个大洋海底。由于长年的沉积,这些枕状熔岩上面有着几百米厚的沉积物。

中央海岭上堆积的大量熔岩证明火山活动很频繁,但是人类至今还未亲眼目睹过深海火山的爆发。

一个重要的研究课题是:这种中央海岭的火山爆发活动究竟对海洋的环境有何影响在一些较靠近陆地的中央海岭处,科学家们安装了水下麦克风监视火山活动。当捕捉到可能是火山喷发的声音时,便立即派遣观测船前往。相信不久人类就可以亲眼目睹中央海岭的火山爆发了。

中央海岭的熔岩喷发活动应该是每10年左右发生一次。比之较频繁发生的是海底的热水活动。