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8章 板块构造(2)

中央海岭的活跃断层处不断有海水渗入。这些海水在地下2~3千米处与岩浆接触升温,从而从海底猛烈地喷射而出,温度约为350℃。这种热水中溶有多种海底地壳中的矿物,所以多为黑色。它的喷射口被称为“黑烟囱”。

这种热水活动可以产生海底金属矿,也可能在几百年间改变海水的化学成分。

并且在这些热水喷出区域集中了许多的贝类、虾、蟹、细菌以及深海植物,形成了一个巨大的生物群,被称为“深海的绿洲”。

由于海底的情况非常特别,所以有一种很有力的假说,认为地球上最早的生命是从中央海岭的热水喷出口处产生的。

海山和热点夏威夷岛在太平洋中央,岛上的基拉韦厄火山是地球上最活跃的火山。海底有着无数的海山,夏威夷岛就正在制造海山。

这便是“夏威夷海山列”。形成这一海山列的便是现在引发基拉韦厄火山爆发的“热点”活动。形成这些岛约用了4200万年时间。山列的方向便是太平洋板块的运动方向。

热点是由地幔上涌而形成的。地幔和地核的交界处(地下约2900千米深处)是最关键的发生源。

热点和板块活动无关,它的位置固定在地幔层中。因此热点引发的火山爆发会在移动的板块上留下轨迹。在海中便是海山列。热点活动一般要持续1亿年以上。

万年前的海山列“天皇海山列”有一个朝向东南的急转弯。这一现象说明4200万年前太平洋板块的移动方向和现在不同,在4200万年后突然改变了方向。

热点共有50多个,几乎都在海洋中,这是因为如果热点在大陆上出现,就会致使大陆分裂,形成中央海岭,然后新的海洋就会诞生。

也就是说,热点会导致海洋的产生,所以热点多在海洋中。热点在诞生时会引发极大规模的火山喷发活动,对地球环境造成巨大影响。

但是热点究竟是如何产生的,至今还是个谜。随着对海洋和热点的研究的发展,相信总有一天会解开这个谜的。

海沟的构造“海沟”就如字面意义,是海底的“沟”。

海沟呈细长形。一般的大洋海底最深处约为6000米,海沟的最深处则达1.1万米,是一般海洋的2倍左右,这一点表明海沟的确有它特殊的地方。

海洋侧的板块在海沟沉入地球内部。由于板块的下沉作用,使得海沟变得很深。

海底一般都堆着厚厚的沉积物。海沟沿陆地分布,所以积满了从大陆上带来的泥沙。

但奇怪的是,一般的海底沉积物都在1000米左右,海沟处的沉积物则只有100米左右。更令人吃惊的是有的地方竟然完全没有沉积物。

海沟底部的沉积物之所以这么少,有两种假说。一种认为海沟就像一个可怕的地狱,将一切沉积物都吸入地下。也就是说,在海洋侧的板块沉入地下时将沉积物也一起带了进去。海洋侧的板块在下陷时不仅会将沉积物带走,还会磨损陆地侧的地壳并将其一起带入。这种海沟称为“侵蚀型海沟”。日本海沟是世界上最有名的侵蚀型海沟。

另一种假说认为,海沟底部的沉积物在海洋侧板块向陆地侧板块移动时,由于挤压作用而成为了地壳的一部分。

在这时不仅海沟底部的沉积物被挤压到陆地板块上,海洋侧的地壳也有一部分压到了大陆地壳上,这种海沟被称为“附着型海沟”。南海海沟便是世界上有名的附着型海沟。

海沟是多变、不稳定的地形,不停地重复着和侵蚀陆地地壳的过程。当然这些变化都伴随着大规模的地壳变化运动。

海沟不仅仅深邃无比,而且是地球生命力的一个体现。

日本海的形成日本人对日本海一定非常熟悉。那么,为什么中国大陆和日本诸岛之间会存在着海呢?这个海又是何时形成的呢仔细观察日本和中国大陆周围地区,我们会发现像日本海一样的海有很多,如白令海、鄂霍次克海、南海等。

这种在大陆附近相对较小的海被称为“边缘海”。边缘海的形成应该有些相似之处。

日本海虽然小,但是海底地形非常复杂。

日本海的南侧地形的凹凸非常明显,中央是被称为“大和堆”的大型高地。另外,还有朝鲜海底高原、隐岐堆、隐岐海岭等。

事实上,这些地势较高的部分大多和中国大陆的地质相近。例如,大和堆中可以开采出大量和中国大陆或日本岛相似的花岗岩。其实这些海底本来是大陆的一部分。

日本海的北部是一片深海,被称为“日本海盆”。日本海盆水深3500米,下面还有2000米的沉积物。再下面是熔岩层。经过深层发掘发现,这些熔岩层的年代在2000万~3000万年前,并且广泛分布在日本海底的沉积物下。经过日本海地球物理学分析观测,推定日本海盆的中央曾经存在过中央海岭。

从上面描述的日本海的特点,我们可以推测日本海形成的情况。

距今3000万年前日本海并不存在。日本岛只是欧亚大陆的一部分。在大概3000万年前,由于剧烈的火山运动,大陆地壳开始分裂。在分裂处形成了中央海岭,然后像大西洋一样形成了新的海洋,同时导致日本岛向南移动。日本海的南部由于中央海岭发育未全,残留下来的大陆断片便形成大和堆。

日本海形成的过程和大西洋形成的过程几乎完全一样,包括大陆分裂、大陆移动、中央海岭活动、新海洋形成等几个部分,其他边缘海的形成也类似。

这些地壳变化运动应该和地球内部的地幔有很大的关系,但是具体的关系还未知晓。

双层地球环境在太阳系的九大行星中,只有地球上有生命体存在。

地球就像诺亚方舟一样,载着无数的生命体在宇宙中飞行,就像一艘“地球号宇宙飞船”。在这艘船上,生命体的活动空间又分为海洋与大气两层。

这艘“地球号宇宙飞船”与人类所制造的“宇宙飞船”最大的不同之处在于,人造宇宙飞船为了不让空气外逸,是全封闭的。而地球号宇宙飞船是没有天花板的。

但即使这样,地球上的空气也没有逃离到宇宙中去。海洋亦然。虽然有时会波涛汹涌,但绝不会溢到地球之外。其中奥秘究竟在哪里呢原来,地球非常大,其自身的重力足以吸住空气与海水,而人造宇宙飞船体积小,单靠自身的引力无法使空气留在舱内,所以才需要外力的帮助。

“地球号宇宙飞船”上无飞行员,也是它与人造宇宙飞船的不同之处。飞船的管理,全交给了大自然。

海洋与空气中生存的无数生命,则充分证明了地球自然环境的合理性。

以堪察加拟石蟹为例,野生的石蟹可以存活二十多年,而一旦人工饲养,无论多么精心看护,最多也只能维持一个星期。

地球环境看似简单——空气与水两个部分,但实际上内部构造极其复杂,也极其微妙。以下将重点研究地球环境中的海洋部分。

大气压与水压日本的一艘名为“深海6500”的潜水艇,可以下至6500米的深海处进行海底探测。这是目前世界上唯一的一艘载人深海潜水艇。

若想潜至深海,潜水艇船舱的墙壁必须足够结实以抵抗海水的压力。潜水艇浮在海面上时,舱内舱外均为1个大气压,而随着潜水深度的增加,舱外压力逐渐变大,每下沉10米压力增大1个大气压。当潜至6500米深时,船舱的墙壁所承受的压力为650个大气压。

一个大气压相当于1平方米的面积上承担着1吨的重量。所以1平方米的海面或地面所承受的空气的重量为1吨。

从海面下沉10米时,增加了10米深海水的重量,所以物体在10米深处承受的压力比海面高1个大气压。而6500米深处的潜水艇,空气与海水产生的压力约为651个大气压,潜水艇舱内的压力为1个大气压,所以船舱的墙壁必须承受差额为650个大气压的压力。

如果船舱硬度不够,就会被海水所压毁。所以深海潜水艇的船舱均由坚硬的钛合金做成。

透过深海潜水艇的窗户,却可以看到即使在6500米的深海处,各种鱼类还是可以游得悠然自得,而且它们与浅海的鱼类并无差异。它们之所以可以承受651个大气压的压力,是因为它们的身体本身也可以产生651个大气压的压力。

鱼体外侧承受着651个大气压的压力,而鱼体内也为651个大气压,所以鱼的皮肤不需要支撑任何压力。潜水艇则不同,艇内只有1个大气压,与舱外压力差距较大,而这部分差额则全部作用于船舱的墙壁上。

喷气式客机在通过平流层时,机舱内的压力为0.8个大气压,而机舱外只有0.2个大气压,机舱的墙壁受到向外的0.6个大气压的压力,相当于1平方米的面积上压有600千克的质量,所以喷气式飞机的机舱壁也必须特别制作。

明空与暗海太阳在不断地向宇宙放射着光线,其中一部分,穿过广阔的宇宙空问,抵达了月亮或地球。

众所周知,光可以在真空中直线传播。月球上没有空气,所以光可以直线传播,直接抵达月球表面。通过光的反射,我们在地球上就可以看到月球上的景色。所以月球上接受到太阳光的地方与没有接受太阳光的地方,明暗分明。

而抵达地球的太阳光又如何呢?接近地球的太阳光线,在距离地球表面100千米处即开始感觉到大气的存在。太阳光线中波长较短的X射线与紫外线等,在大气上层即大部分被吸收。

波长较长的“可视性光线”,则透过空气的吸收,顺利抵达地面。但尽管如此,一部分可视性光线还是被空气分子所散射。

散射程度因波长的不同而有所不同。蓝色的光线比红色光线散射程度大。因此,天晴时才会是一片蓝天。

因空气无法吸收可视性光线,所以无论是散射的光线还是直接来自太阳的光线,都可以在空气中自由传播。当光线抵达地面时,一部分光线被地面吸收,而另一部分则被散射。雪可以散射所有波段的光线,所以呈现白色。

树叶可以吸收红色的光线,所以呈现绿色。地面情况多种多样,所以可以看到各种颜色的景色。在这种环境中进化起来的生物,视觉非常发达,可以通过视觉来辨别同类、捕捉猎物及察觉危险。

而进入海中的太阳光线又如何呢放入杯中的海水虽呈透明色,但事实上水可以吸收少量的可视性光线。因此,进入海水中的光线被一点点吸收,下沉70米后99.9%的光线即被完全吸收。

人类视觉非常好,大概在水深100米处也可感觉到光线的存在。但下沉至200米处时,即使白天也是与洞中一般,漆黑一片。在深海中,没有白天与黑夜的转换,也没有四季的交替,一年365天,全是黑暗的世界。

但即使这样,深海中还是有很多的生命体存在。因为没有光,所以进行光合作用的植物无法在这里生存。深海是一个只有动物与细菌的奇妙的世界。不过,其中有的鱼类可以自己发光,来辨别同类,捕捉猎物。