书城教材教辅龙宫仙境
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第2章 潜伏最深的世界

极具诱惑的惊人秘密,等待人类的探险与发现。

海洋

之水何处来

在几个世纪前,人们都普遍认为,海水是地球自身产生的。当地球从原始太阳星云中凝聚出来时,便携带有这部分水。起初在矿物中以及岩石中普遍存在结构水、结晶水这些形式。后来,随着地球的不断演化,轻重物质开始慢慢分离,它们便逐渐从矿物、岩石中释放出来,成为海水的来源。但事情的进一步发展却超出了当时人们的想象力:因为当科学家们对在被他们称为火山“初生水”进行研究时,惊奇地发现,它们的成分与地面水的成分十分相似,这就表明,其实它们只是地下水与地表水的循环对于天体地质的研究,近代流行的说法是,在地球临近的星体中,大多数都是贫水的,无论与太阳的距离多远或多近,而唯有地球拥有如此巨量的水,这不能不使人感到奇怪。

当然在奇怪的同时,也引发了人们更多的深思。

但科学家们对此则认识不一。

一些人认为,地球上的水不完全是地球自身就有的,而是和彗星相撞得来的。后来,美国的一些科学家,通过研究人造卫星收集的关于地球的照片中,其中数千张大气紫外辐射图片都显示这样一个事实:总有一些奇特的小黑斑点在圆盘状的地球图像上显示。但他们存在的时间浩瀚的海洋很短,大约只有二三分钟,面积却细检测分析后,他们一致得出,是小彗星所为,他们以冰块组合的形式冲入地球大气层,而这种陨冰因摩擦生热转化成水蒸气,最后就产生这样的结果。从照片还可估算出每分钟进入地球的这种奇特小彗星,数量大约在20颗左右,若其平均直方米水进入地球,一年即可达0.5立方千米左右。科学家们由此推论出,在46亿年来,地球形成的漫漫长路中,就会有23亿立方千米进入地球的彗星水。这个数字和海水总量相比,显示是有过之而无不及。

因此,伊阿华大学的科学家们的意见是否可靠,还有待验证。

但仍有科学家坚信水是地球固有的这个事实。他们指出,虽然有证据表明一些水体是由于地表水的循环造成的,但这并不排斥其中可能混有少量真正的“初生水”。通过计算,如果地球以前火山活动和现在火山活动都释放相等的水汽,那么如此漫长的岁月,累计的水汽总量将是现在地球大气和海洋总体积的100倍。所以他们认为,地球水绝大部分都是来自自身的循环,大约只有1%是来自地幔的“初生水”。而正是这部分水构成了海水的来源。

除此之外,还有的学者认为,金星、火星和月球上原来应该也是烟波浩渺的海水有水存在的,只是有的质量太小(月致使原有的水全部逃离;而又有的像金星这样的星体,表面温度又太高,也就失去了维持水的条件。只有地球由于条件适中,使原有的水能够得以长期保存。因此他们认为,不能从地球近邻目前的贫水状态来推论地球早期也是贫水的。

总之,关于海水来源之争,目前各种意见仍相持不下。要揭开谜底,尚需付出艰辛的努力。

素描海底三分天下

海底地形是千姿百态的,它如同陆地地貌一样,有绵亘不断的海岭、有坦荡平缓的深海平原、有两岸陡峭的海底峡谷、有山峦起伏的海隆、还有被称为“地球门户”的海渊、有喷发岩浆的海底火山、有形如舞池的平顶海山、有虬枝缤纷把碧波淹没下的海底世界,雕琢得多美多姿,壮美非凡!

按照海底地形的基本特征,可以把海底地形分为大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊三个地貌单元。

1、大陆边缘

大陆边缘是大陆与大洋连接的边缘地带。人们通常根据大陆边缘的水深和坡度,把它从浅至深划分出大陆架、大陆坡、大陆基三个地貌单元。有的大陆边缘,如西太平洋的大陆边缘,还具有海沟—岛弧—

弧后盆地这种鲜明的地貌特色。

浅海的底为什么是平坦的

浅海底也称大陆架,是陆地在海底的自然延伸。大洋的底部常常起伏不平,但浅海底一般比较平坦,究其原因,这与海浪的冲刷作用有关。海浪能够影响到水深不超过200米的地方,把海底深度不大于200米的部分冲刷削平,再把破碎的沙石搬到水深大于200米的地方堆积起来,从而使海底变得平坦。另外,河流也带来了大量的泥沙,堆积在海底,把低凹的地方填平。

美丽的海底世界

2、广阔平坦的大洋盆地

广阔无垠的大洋盆地,其深度平原,辽阔平坦,但景色单调。在平原的周围,分布着绵亘千里的海岭,陡峭的海山峰和光滑如刀削的平顶山,其中还有深海谷、断裂带和海槽等。

大洋盆地位于大陆边缘和大洋中脊平缓的坡脚之间,是大洋的主体部分。深度一般在4000~6000米。

其面积占海洋总面积的45%。大洋盆地上分布有众多的海岭、海隆、海底火山,把它分割成许多大小不一的海盆。海盆底部发育深海平原、深海丘陵等地形。

在广阔的大洋盆地中,由于没有光线和温度很低,大洋深处的海底动物群非常稀少。海底覆盖一层钙质软泥及硅质软泥,主要由大洋表层生物的钙质和硅质骨骼沉到海底形成的。大洋盆地有大量的锰结核,以分布在太平洋深海洋底居多。

3、大洋中脊

大洋中脊是屹立于大洋底部的巨大山脉,如蜿蜒曲折的巨龙盘旋洋底。各大洋中脊首尾相连,它起于北冰洋,纵贯大西洋,然后向东北插到印度洋中部,又向东南延伸与南太平洋的洋脊相接,继而延绵向东北到太平洋东部沿岸作弧形分布,成为环球山系。大洋中脊总长度约8万千米,宽数百千米至数千千米,其面积约占世界大洋总面积的33%,可与全球大陆面积相比。

它宛如一条巨大的“项链”环绕大洋底部,其规模是陆地上任何山系都无法相比的。

大洋中脊最显著的地形特征是整个脊顶有一条中央裂谷,将大洋中脊沿中轴分成两半。中央裂地壳厚度2~6千米。中央裂谷两翼是平行的脊峰。大洋中脊常被众多断层切割成一段一段的,两段之间大洋中脊的中轴错开几十千米到几百千米,最大的可移位数千千米。

大洋中脊是地壳最活跃的地带之一,经常发生岩浆上升、火山活动和地震。大洋中脊是地壳扩张的中心地带。大洋中脊那奇妙独特的地貌特征,是研究地壳运动的最佳蜿蜒的大洋中脊处所,是令海洋地质学家心驰神往的地方。

历经沧桑的大陆架

大陆架是大陆向海洋的自然延伸,是陆地的一部分。大陆架坡度大。世界大陆架总面积占海洋总面积的8%,为2710多万平方千米。

大陆架的平均宽度约为75千米,但世界各地大陆架的宽度相差悬殊,架上有由流入大海的江河冲积而形成的三角洲。大陆架拥有富饶的石油、天然气和渔业资源。大陆架浅海靠近人类的居住地,与人类关系最为密切。人类自古以来就在浅海进行捕鱼等生产活动,随着生产力的发展,人类又在浅海开辟浴场、开采石油,并利用浅海地区的阳光、沙滩和新鲜空气,开辟旅游度假区。

中国唐代诗人李贺在《梦天》

这首诗中写道:“黄尘清水三山下,更变千年如走马。遥望齐州九点烟,一泓海水杯中泻。”意思是说,在不长的时间里,海变成了陆地,陆地又变成了海。可见,在古代,我们的祖先就掌握了“沧海变桑田”或“桑田变沧海”的地壳运动规律。

这种变迁,正是大陆架形成的原因之一。

中国的渤海在几十亿年里,就经历了“三起四落”的变化,才逐渐形成今日的渤海和海底的大陆架。

你不知道的大陆架远古时代,现在黄海和东海的大陆架是一片生长茂密植物的大平原。只是在最近的地质演变中,这片土地逐渐下沉,海水入侵才形成了大陆架。而早在几千万年前,喜马拉雅山地区是海底的大陆架,由于印度洋板块与欧亚板块相撞,印度洋板块进入亚欧板块的底部,喜马拉雅山地区才被不断抬高,逐渐成为今日世界屋脊。

由于“桑田变沧海”,大陆架上至今仍保留着许多陆地上的痕迹,如海底森林、海底河道,甚至还有古建筑的断壁残垣等。

1981年1月3日《人民日报》

报道了中国山东威海双岛湾发现海底森林的消息。事隔不久,一些考古工作者又在双岛湾伤马店后村的海滩上挖出很多直立的树干。当地人称这种树为柞树,栎属科,是一种质地硬而脆的杂木,它不能在海边盐碱地中生长。考古工作者用放射性碳对古树的年代进行测定,结论是这些古树大约生活在2800年前。

当地流传一个故事与海水侵漫有关。说的是,古时候,双岛湾畔一家农户养了一匹白马,这马膘肥体壮却不事农耕,总是夜出晨归,回来时大汗淋漓。主人生疑,一天夜里悄悄尾随白马想看个究竟。掌灯时分,白马奔向海边,面对大海一声长啸,顷刻有虾精从海中跃出,与白马激战,至鸡叫方休。主人以为是白马的佩鬃挡住了视线,不能得胜,回家后,把马的佩鬃剪掉。

次夜再战,因马的佩鬃被剪,双目显露,虾精就用长长的双螯捣瞎了马眼,白马因此战败。虾精乘海水追击,因而汹涌的海水淹没了许多田地。后人为纪念这匹神马,称这个村为伤马店,村名一直沿用至今。

当然,白马战虾精引起海水侵漫,这只是个民间传说,但海水侵漫造成了这一大片海底森林却是千真万确的。威海地区历史上海水侵漫,是由于地震造成地壳沉陷的结果。

绵长壮观的大陆坡

大陆坡是地球上最绵长、最壮观的斜坡,其上横切着许多非常深的海底峡谷,规模比陆地上穿过山脉的山涧峡谷既深又大。峡谷口外常有沉积物堆积成的海底扇。大陆坡的表面也有较平坦的地方,这些地带被称为深海平台。大陆坡向下或过渡为大陆隆(在大西洋型大陆边缘),或陡降至深海沟(在太平洋型大陆边缘)。

大陆坡是大陆架向海的一侧,从陆架外缘较陡处开始下降并深入深海底的斜坡。大陆坡坡脚是大陆型地壳与大洋型地壳的真正分界线。

米,约占海洋总面积的12%。大陆坡的平均宽度约为70千米,但各大洋大陆坡的宽度不一样,从十几千米到几百千米不等。大陆坡的平均历经沧桑的渤海也不一样。整个大陆坡约有25%覆盖着沙子,10%是裸露的岩石,其余65%覆盖着一种青灰色的有机质软泥。

海底喷泉

太平洋的海底热液喷发口生活着2米长的管虫、巨蛤,而大西洋的海底热液喷发口有无眼虾和其他极端生命形式存在。总之,对海底热液喷发口这种极端环境中的生命形式进行研究,有助于科学家探究其他星球生命存在的可能性,甚至有助于揭开地球生命起源之谜。

陡峭宏大的海底峡谷

海底峡谷即“水下峡谷”,发育于大陆边缘。头部多延伸至陆坡上部或陆架上,甚至接近海岸线,谷轴弯曲,支谷汊道较多,形状似陆上的峡谷。它一般是直线形,谷底坡度比山地河流的谷底坡度要大得多,峡谷两壁是阶梯状的陡壁,横断面呈“V”形。峡谷头部平均米左右,少数可深达3000~4000米。

大多数海底峡谷在大陆坡上只存在一段,向上到大陆架,向下到大洋底就消失。

海底峡谷常有许多支谷汇入而呈树枝状。谷壁常有沉积物覆盖,但有时也有基岩露头。许多海底峡谷近岸谷首的坡度很大,有时达常有沟槽或磨光面,就像被冰川所磨蚀;谷底常覆盖大砾石或其他粗粒沉积,局部地方基岩裸露,坡度海边岩石深邃的海底峡谷变化很大。有的海底峡谷因陆上河口发生迁移,许多河流的河口虽被更新世冰川融化引起的海面上升淹没,但其河口湾与海底峡谷谷首的关系仍可对比出来。世界上最长最大的海底峡谷在白令海。

海底峡谷中搬运沉积物的营力有泥沙流,向下运动的水流,能搬运沙,形成沙坡;还有强大的密度流(也称浊流),是洋水因含沉积物变得重于周围洋水沿坡移动而成。

大陆棚或大陆坡上沉积物的滑动,能搬运大砾石。沉积物被搬运到海底峡谷出口处,堆积成巨大的海底洋的海底电缆在大浅滩岸外被高速密度流(流速在每小时97千米以上)

拉断。形成海底峡谷的另一原因,是谷底沉积物蠕动。海底峡谷的年龄,从峡谷口外巨大海底扇的形成来判断,已发育了好几百万年。人们通过对巴哈马海底峡谷的钻探和调查,发现它很可能在上新世就已存在。

海底也有滑坡吗

在过去几十年中,科学家们通过对大陆架、陆坡以及浅海地区的海上调查证实,海底的松散沉积物广泛存在着滑移现象。

在近岸滑坡范围只有几百米,而在深水中大规模的滑移可达到几百千米。是什么原因造成海底滑坡呢?海底沉积物的沉积环境和速度的差异是海底产生不稳定的原因。海底不稳定现象对于海洋工程的建筑物具有潜在的危害,例如,1968年在墨西哥地区的一次台风所引起的海底沉积物滑移毁坏了两座钻井平台,另有一座钻井平台顺坡向下移动了1米远。

最庞大的陆源现积体

——海底扇

海底扇也称深海扇、海底三角洲,是发育于大陆坡麓被沉积物覆盖的向海缓斜的扇形地。海底扇多分布于海底峡谷的前缘,主要由峡谷运来的大量沉积物在峡谷口外堆积而成。海底扇包括四个部分:上部扇带,其剖面呈上凹形,坡度较陡,表面有一条深切的沟谷;中部扇带,剖面呈上凸形,坡度较缓,为海底扇沉积最厚的鼓起部分;下部扇带,其剖面呈上凹形,坡度更缓,表面光滑而微有起伏;末端扇缘,为扇的外部与深海平原的交接处,表面平整,被一些窄小的缓斜沟谷所穿切。海底扇是世界大洋中最庞大的陆源沉积体,其沉积物主要为砂、砾以及一些植物和浅水生物的残骸。世界上最大的海底扇——

立方千米。

沉积物堆积的大陆基

大陆基也称为大陆隆,处于大陆坡与大洋盆地的交界处。它是由浊流沉积物和大陆坡滑塌物等顺坡向大洋底搬运堆积而成,总面积约物惊人,一般厚2千米以上,最厚千米以上。大陆基朝向大陆坡那部分的地质结构属陆壳,向海部分属洋壳。许多大陆基下部过去曾经是海沟,逐渐由于沉积物逐渐充填了海沟,形成大陆基。因此,在海沟多的海域就没有大陆基的存在。在这里,大陆坡直接与大洋盆地相连。

如西太平洋边缘海沟多而缺失大陆基。从全球看,大陆基多发育在大西洋、印度洋、北冰洋和南极洲的大部分周缘地带。

岛弧与海沟是大陆边缘的一种特殊地貌单元。岛弧主要分布在太平洋北缘的阿留申群岛、日本群岛、琉球群岛、菲律宾群岛以及西缘的中美、南美西海岸等地。无论这些岛屿本身或把它们连起来形状都呈弧形,称为岛弧。岛弧露出水面则称为海岛或群岛。岛弧靠大洋一侧壮观的冲积扇狭长的海沟往往分布长条状的巨大凹地,深度岛弧常平行相依,它们都不在大洋盆地中间,而是在大陆边缘分布。

全球大于1万米的海沟有5条:马全分布在太平洋西岸。整个大洋中大西洋4条、印度洋6条。

海底深渊

——海沟和岛弧

海底在大陆坡的脚下,这是海洋真正的底部。这个区域人们常称十分神秘。实际上,深海海底是地球上尚待开发的最后一个大区域。

如果我们开发海底,那么在那里发现的东西很可能就像我们在外层空间其他行星上发现的东西那样令人惊奇。

海沟又称海渊,是位于海洋中的沟槽。它是海底最深的地方,最大水深可达到1万多米。大洋板块俯冲到大陆板块以下,交错地带形成了“V”形的海沟,与相邻的岛弧构成了地球上最大的高度差。

特殊的海沟与海弧

海沟与岛弧紧密供生构成统一的弧沟系,一般海沟位于岛弧向洋一侧;但也有少数海沟见于岛弧陆侧的边缘盆地中,如南海东缘的马尼拉海沟、所罗门海的新不列颠海沟和珊瑚海的新赫布里底海沟等。这些海沟除长度较小外,其他形态特点与一般海沟无异。

海沟多分布在大洋边缘,而且与大陆边缘相对平行。世界大洋中约有30条海沟,其中主要的有17条,属于太平洋的就有14条。地球上最深、也是最知名的海沟是马里亚纳海沟,它位于西太平洋马里亚纳群岛东南侧,深度为11034千米。

即使把珠穆朗玛峰放进去,也还差底部狭窄,向上逐渐拓宽,沟壁较陡。

少数海沟的沟底稍平坦。所有海沟都与地震有关,环太平洋的地震带都位于海沟附近。这是因为海沟区的重力值比正常值要低,它意味着海沟下面的岩石圈被迫在巨大的压力作用下向下沉降。

海沟是岩石圈板块的汇聚型板块边界(消亡边界),大洋岩石圈板块在此俯冲、消亡。海沟两侧普遍呈阶梯状地貌,地质结构复杂。

海沟中的沉积物一般较少,主要包括深海相、半深海相浊积岩。海沟是大洋地壳与大陆地壳之间的接触过渡带。海沟的两面峭壁大多是不对称的“V”字形,沟坡上部较缓,而下部则较陡峭;平均坡度为5°~7°,偶尔也有45°以上的斜坡。

海沟常呈弧形或直线形分布,水深多为6~11千米。海沟斜坡地堤坝和洼地等。沟底可被沉积物充填成不宽的平底。沟底的沉积物不厚,大多不超过1千米,有红黏土和硅质沉积,也有来自相邻大陆或岛弧的浊流沉积和滑塌沉积。海沟与洋盆之间,常有宽缓的海底高地,随海沟走向延伸,这种高地高出洋起。外缘隆起靠海沟一侧坡度较陡,靠洋盆一侧坡度较缓。

海洋中有许多呈弧形分布的岛屿,人们称之为岛弧。岛弧的分布以太平洋西部海域最多。有意思的是,在这些岛弧靠近大洋的一侧,往往还伴生有一系列与岛弧呈相互平行状态的深邃而狭长的海沟。而且岛弧上的山峰越高,邻近的海沟也就越深,成为海底最深的地方。

海沟与大洋边缘的岛弧常常相互配被岛弧-海沟系所环抱。中国近海与太平洋之间,隔着一系列像串珠状分布的岛屿。太平洋西部岛弧的东侧,就与岛弧平行排列着阿留申海沟、千岛海沟、日本海沟、琉球海沟、马里亚纳海沟、菲律宾海沟等。

太平洋周围的火山、地震特别多,这是海底地壳沿着海沟俯冲作用的结果。这种俯冲作用常常会给横滨一带发生的关东大地震,使55亿日元的财产毁于一旦,伤亡人数高达24万。因此,人们又称海沟是“地狱之门”。岛弧海沟地区是世界上地壳活动最活跃的地方。

海沟与岛弧往往与大陆边缘的风景优美的太平洋海岸山脉平行分布。形影相随的海沟与岛弧构成了大洋中正负地形的强烈反差:一个深陷海底,成为深渊;

一个屹立在洋面之上,成为高山,形成一种奇特的景观。

形态多样的平地

1、边缘海盆地

边缘海盆地也称边缘盆地、弧后盆地,是位于岛弧陆侧的深海盆地,为沟-弧-盆系的组成部分。

包括线状和等轴状。边缘海盆地主要分布在太平洋西部,少数见于大西洋和印度洋。

平静的海盆

海底并不像海面那样善变,一会儿是风平浪静,一会儿是狂浪滔天。海底的变化漫长而深刻。

在海洋的底部有许多低平的地带,周围是相对高一些的海底山脉,这种类似陆地上盆地的构造叫做海盆或者洋盆,它是大洋底的主体部分。

边缘海盆地位于岛弧与大陆之间,或岛弧与岛弧之间,它可以单独出现,也可以被海底岭脊分隔成若干次级海盆。如日本海及鄂霍次克海均属岛弧与大陆之间边缘盆地,马里亚纳群岛而菲律宾海则属岛弧和岛弧间边缘盆地,并被海岭分隔成多个次级海盆。边缘海盆地大多属于大洋型地壳,有的属于过渡性地壳或变薄陆壳。边缘海盆地中多正断层和地堑张性构造,断裂与相邻岛弧近于平行,盆地中沉积层厚约数百至数千米,其物质主要来源于大陆和岛弧。

2、地球上最平坦的地方——

深海平原

深海平原又称深海盆地,是地球上最平坦的区域。这种地形最早于1947年在北大西洋深海底发现。

深海平原通常位于大陆隆和深海丘多光滑平整,近于水平状,有的微微倾斜或波状起伏,大的深海平原可延伸数百至数千千米。深海平原覆有较厚的沉积层,它实际上是不规则的原始地形(如深海丘陵)被大量沉积物铺盖而成的。深海平原向大洋中脊方向,随着沉积层的减薄而逐渐过渡为深海丘陵。

深海平原在各大洋中均有发现,但以陆源物质供应充分且无边缘海沟拦截的大西洋最为多见。太平洋的周缘海沟广布,浊流沉积物难以越过海沟到达大洋盆地,因此太平洋中深海平原分布有限,主要分布于东北边缘。深海平原在地中海、墨西哥湾、加勒比海及西太平洋边缘海(如南海深海盆)中也有分布。

3、平坦开阔的深海高原

深海高原又称海台、海底长垣,是顶部平坦开阔伸展的海底高地。

长达数千千米,通常无明显的地震和火山活动。深海高原台面较平坦,起伏较小,边坡一般较陡,但有的也较和缓。

深海高原按其所在的位置不同,分为边缘海台和洋中海台两种。边缘海台是指发育于大陆边缘上的海深处,为大陆坡或岛坡上的平坦面,一般有花岗岩基底,美国东南岸外的布莱克海台为典型的边缘海台。

洋中海台是指洋中孤立的海底高原,其上覆有以钙质为主的较厚沉积物,蓝色深海平原有的则具有陆壳性质,被认为是从大陆分离出来沉降的微型陆块,如印度洋中的马斯克林海台。深海高原在太平洋和印度洋分布最广,如太平洋马绍尔群岛和夏威夷群岛之间的海台长2800千米,宽900千米。

高低起伏的海底山川

1、貌不惊人的深海丘陵

深海丘陵简称海丘,是大洋底部不高于海底500米的水下丘陵或山冈。它一般分布于水深至数千米之间,坡度为1°~15°。

海丘外形多属圆形、椭圆形,有的呈长条状延伸,有的海丘上有两个或多个峰顶,少数海丘散布于深海平原之上。深海平原靠大洋中脊一侧,丘陵常成片出现,称为深海丘陵区。

深海丘陵通常由小型盾形火山和岩盖构成,其基岩裸露,有的覆有薄层沉积。深海丘陵在各大洋中均有分布,在太平洋中,由于海沟拦截了陆源物质到达大洋盆地,故深海丘陵分布最为广泛,约占太平洋底面积的一半以上;在大西洋中,深海丘陵平行于大洋中脊,呈条带状绵延;印度洋中也不乏深海丘陵。

2、绵长陡峭的海岭

海岭又称海底山脉、海脊,是青藏高原海底的古生物化石长条状的海底高地。海岭坡度陡峻,常处于海平面以下,有的峰顶露出海面成为岛屿。海岭分无震海岭和有震海岭两类。无震海岭是几乎没有或很少有地震活动的海岭,也称不活动海岭。这类海岭地形一般起伏不大,顶面较平坦,两坡较陡,横断面呈不对称状,较典型的有太平洋夏威夷海岭和皇帝海岭、大西洋的鲸鱼海岭和里奥格兰德海岭、印度洋的东经九十度海岭以及北冰洋的罗蒙诺索夫海岭等。有震海岭即具有明显地震活动的大洋中脊,也称活动海岭。

世界上最典型的海岭是大西洋海岭,也称大西洋中脊。

火山海岭和断裂海岭

海底山脉绵延于海底的大洋中脊和海岭。海底山脉除大洋中脊之外,还有火山海岭和断裂海岭。火山海岭是由海底排列成行的火山链构成的山岭。火山喷发物长期堆叠,可出露海面成为突出立于海面之上的火山锥体。断裂海岭是由大规模海底断裂形成的海底山脉,具断块山的特点,一般走向挺直,绵延较远,以东印度洋海岭最为典型。

3、连绵起伏的海山

在大洋中脊,在大洋与大陆接海岭示意图壤的边缘,由于海底扩张,大小板块的相对挤压、碰撞,以及大洋板块俯冲到大陆板块之下的地壳运动,导致断裂,产生了山。地震和火山活动,同时也诞生了山。于是,海底有许多的山,称为海山。众多的海山,组成海岭。如北大西洋海岭,印度洋的印度海岭、中印度洋海岭、太平洋上的夏威夷海岭,都是由海山组成的崇山峻岭。这些海山除少数露出水面为海岛外,大多都是藏在海水下的。

我国台湾岛是西太平洋岛弧中的一段。它的北端海域和南端海域都有海山分布。在南海的大陆坡、深海盆上,都有无数的海山。南海中的有些岛屿,只是海山出露的一部分。

台湾岛附近的海山。在台湾岛东岸的三仙台往南,经火烧岛-蓝屿-小蓝屿-巴士海峡北侧,有一条海岭,长达200千米,水深浅于200米。除上述出露的小岛外,有不少未出露的海山。在台湾南端的鹅銮鼻-七星岩往南至北纬21°,也有一条海岭,长达100多千米,水深浅于200米,个别海山顶部水深仅2米。它比两侧深海底高出几千米,相当于陆地上巍峨屹立的高山峻岭。

南海陆坡上的海山。南海北部陆坡上缘,有两座珊瑚礁海山,一其基座水深500米,顶部水深10米。

东沙群岛的北卫滩和南卫滩也是两坡台阶上耸立着,顶部水深60米和58米。在它们的北侧和西南方80千米处,还有未命名的几座小海山,它们的基座水深200米左右,而山顶水深只有9~23米。

在南海西北部陆坡台阶上,除已公布的西沙群岛各岛礁和中沙大环礁外,还有很多在水下南海南部陆坡台阶上,南沙群岛的如普宁暗沙、保卫暗沙、海马滩和勇士滩等。

南海深海盆上的海山。有众多海山屹立在南海深海盆上。它们的形成和走向形态,与深海盆的成长有海山分布的台湾岛过程有关。一些呈东北至西南走向,如北部的笔架海山,中南部的中南暗沙、长龙海山等。有些是近东西走向的,如中部的黄岩海山、珍贝的深海盆底挺拔而起,至水深几百米,个别顶部水深仅18米。

海底山脉中的有趣生物

美国政府曾投入重金探索海底山,使用载人潜艇及潜水机器人照相机探索阿拉斯加海岸外及新英格兰海岸外的海底山,探索过程中使科学家看到海底山及周围存在有大量生物:从鲨鱼、未知章鱼到珊瑚,人们惊奇地发现,海底山的浮游生物达到了惊人的数量,而浮游生物又吸引了大量水生动物,从而使海洋哺乳动物、鲨鱼、金枪鱼等有了丰富的食物。

色彩斑斓的珊瑚世界

如果你能潜入海底,你的眼前会呈现出一个五彩斑斓的世界,就像是置身在一个童话世界。这些就是珊瑚礁,它们是由珊瑚经过漫长的地质年代繁衍而成的。它们像树枝、像花朵一样装饰着海底世界。

鱼儿、虾在水草中悠闲地穿梭着,自由地游弋着,形成了独特的水下景观。因此,珊瑚礁还被称为“海洋中的热带雨林”。珊瑚礁堪称是地球上最多姿多彩、最古老、最珍贵的生态系统。

珊瑚礁是由珊瑚虫的遗骸经过漫长的地质年代的作用积累形成的。

通常,我们把能形成珊瑚礁的珊瑚虫统称为造礁珊瑚。它们的个体直径一般为2~5毫米左右,十分微小。这些小家伙通常都是群体生活,它们单个个体的结构和海葵相似,骨骼成分均为碳酸钙。当老珊瑚虫死亡之后,它的骨骼,也就是那些坚硬的石灰质会保留下来,新生的珊瑚就依附在这些骨骼上继续生存,这样经过年复一年的生长繁殖,一代又一代的更新,这些小小的珊瑚以自己的骨骼为基底,融合了其他生物,造就了礁岩。骨骼堆积得越来越高,造型越来越奇特,一个个独特的珊瑚礁也就横空出世了。

唯美的珊瑚礁

海底建筑师:珊瑚虫

珊瑚虫是海洋动物中最娇小的一种低等腔肠动物,也是海里的建筑师。它的身体呈圆筒状,中央有口,口周围长有八个或八个以上的触手,用来捕获海洋中的微小生物。下端有基盘,可以固定在海底岩石上。它们能够吸收海水中矿物质来建造外壳,以保护身体触手。

珊瑚虫在生长过程中能吸收海水中的钙和二氧化碳,然后分泌出石灰石,变为自己生存的外壳,等到珊瑚虫死后就会形成石灰质尸骨。

达尔文根据珊瑚礁的不同特点,把它们分为了三类:一类是岸礁。

这类的珊瑚礁沿大陆和岛屿岸边生长着,现在最长的岸礁是沿着红海是堡礁,又被叫做堤礁,是离海岸有一定距离的堤状礁体。澳大利亚昆士兰大堡礁是现代规模最大的堡类是环礁,在海洋中呈环状分布。

住在珊瑚礁上鱼类的幼子孵出来后,会顺着水飘流到远方。不过,它们长大后必须回来,或者去寻找另外一处珊瑚礁,因为只有这样才能寻找到合适的食物和合适的配偶。

那么它们是怎样找到“家”的呢?

据科学研究表明,它们能找到回家的路完全是靠着珊瑚礁的“导航”。

每到夜晚的时候,珊瑚礁就会发出吱吱嘎嘎的响声,这种喧闹声能传很远,以至于几千米之外的鱼儿、虾儿都可以听到。

穿梭在珊瑚礁中的鱼儿

造礁珊瑚对周围的环境要求比较严格。首先是水温。科学家研究发现造礁珊瑚生活的最佳水温是18~30℃,最高不能超过30℃。

所以,在热带海区,珊瑚在冬天生长得最快,因为最佳的温度出现在那个时候。其次是盐度。造礁珊瑚生长的最佳盐度是27~40,海水纯净,透明度较高。太平洋中部和西部、澳大利亚东北岸、印度洋西部以及大西洋西部从百慕大至巴西一带海区的造礁珊瑚发育最好。

奇妙的深海沉积物

在我国,大约有1/7的土地是石灰岩。石灰岩被弱酸性水经过漫长岁月的溶蚀,从而形成溶岩地貌,最壮观的有我国广西桂林的峰林以及云南路南的石林。

据说,石灰岩的90%是由海洋中的有孔虫、放射虫、硅藻等浮游生物的遗骸沉积而成的。不过,其毫米左右。桂林峰林的石灰岩层厚约为2亿年。其后,由于地壳变动慢慢隆起形成陆地,又经过大自然千百万年的“雕刻”,从而形成当今的奇峰异洞。

浮游生物遗骸的沉积速度虽然极慢,但它对古气候的研究却非常有用。因为从深海钻探得到的岩芯中浮游生物的化石中,能够明白从海底诞生时,直到现在地球的气候变化。而其中的某些信息,给古地磁的研究提供了重要的信息。即从间,地球磁极至少发生过140多次的逆转。

浮游生物还与地球温暖化有微妙的关系。即浮游生物能起到固定二氧化碳的作用。因为二氧化碳与钙能形成石灰石。因此,地球上约90%的二氧化碳被作为石灰石固定下来。如果浮游生物全部死亡,那固定二氧化碳的系统可能崩溃,大气中的二氧化碳浓度将上升,从而引起地球的温暖化。

潜水器在深海提取沉积物样品海底有风暴吗其实,类似于陆地上飓风的各种激流一年四季都会在海底发生。甚至在一些海域,这种海底风暴每年要发生5次~10次。

当海水和大气运动的能量集聚到一定程度时就会发生海底风暴。

当海底风暴袭来时,海底也会发生类似陆上沙尘暴的景观。海底风暴所经之处,无论爬行动物、植物、还是礁石和海底通讯电缆、测量仪器都会被埋在沉积层下。

海底风暴能量之大实属罕见。最猛烈海底风暴的破坏力相当于风而我们知道风速超过每小时119千米时已是飓风了。

叹为观止的深海雪花

让我们想象乘坐潜水艇潜入海底的过程。随着深度的增加,光亮开始减弱,渐渐变成一个深蓝色的世界,最后四周一片漆黑。

坐在艇内向窗外望去,偶尔会有亮点一闪而过——是发光生物们。

打开探照灯,窗外竟然漂着雪花一样的物质。当潜水艇下降时雪花自下而上运动,当潜水艇上升时桂林地貌不可思议的深海雪花雪花自上而下运动,如下雪一样。

这就是“海雪”。

雪花各式各样,大多如鹅毛大雪,一块块凝结在一起,似乎一触即化。这些物质有的是浮游生物的尸骸被鱼类吞食后排出的粪便,这些物质再被分解,就变得面目全非;有的是陆地上随流而来的矿物颗粒球。

这种海雪漂荡在海水中,承担着将海水表层生产的物质搬运到深海的重要任务。同时它也影响着海洋微量元素的分布。

浮游生物的残骸在中、深层海被氧化分解,按照莱德菲尔比产生氮、磷、碳等元素。因此中、深层的海水的营养素比表层丰富。

不仅是海水中的营养素受海雪影响,其他多种微量重金属也受海雪的影响而变化。

海雪中除了有机物,大部分是硅藻等的硅酸盐外壳或者圆石藻和有孔虫的碳酸盐外壳。这两种成分的比例随海域和深度的不同而不同。而那些同生物无关的物质主要是来自陆地的土壤粒子和海水中的沉淀物。

那些同生物生长密切相关的颗粒的沉降量随表层海面中生物生产力的高低不同而差异明显。海雪的化学成分也随海域和季节的不同而变化。

北太平洋和南极海的海雪中硅藻偏多,而北大西洋的海雪中石灰质的圆石藻偏多。有机物的比例一般随深度的增加而减小,有的在中途就发生分解。

尽管如此,到达海底的海雪中仍然含有许多新鲜的有机物,是深海生物高营养的食物。另外,海雪的沉降量随表层生物的生产季节而变化,从而也使得海底生物可以感硅藻放大的浮游生物觉到季节的变化。

海中的动物也受气候影响

科学研究表明,在大洋表面所发生的气候变化,正在对海面以下2.5英里生活的体积大一些的动物群落产生影响。虽然现代大洋深处的海水几百年以来从来不和上层水相混合,但是,海面以上的气候变化依然对洋底的底栖物种的爆发与繁荣生长起到推动的作用。海洋里的动物,会像在浅水或者陆地环境生活的动物一样受到气候的影响。

谁“砍掉了”

海底的山头

在陆地上常见到山顶为尖顶,偶尔见到一些山头为圆形平顶山。

在我国沂蒙山区可以见到山顶呈圆形、平展而开阔,称为“岱崮地貌”。

在海洋中有许多海底山,既有尖顶,也有平顶。海底平顶山的山头就像有人用锯把大树从根部截断后遗留的树根。最早发现海底平顶山是在第二次世界大战期间。美国科学家普林斯顿大学教授哈利·哈蒙德,赫斯当时在“约翰逊”号军舰任舰长,负责调查太平洋洋底的陆地上尖头山情况。他们利用回声测深仪,对太平洋海域海底进行调查,发现许多海底山。它们或是孤立的山峰,或是山峰群,大多成队列式排列着,南火山熔岩形成。平顶山有高有矮,小于200米的平顶山,赫斯称它为特。这是赫斯为纪念他的瑞士地理老师而命名的,也源自普林斯顿大学平顶的地质大楼英文名(以19世纪地理学家盖奥特邛可诺德·亨利命名)。

海底平顶山曾经在海平面以上,并逐渐依不同阶段下沉,有岸礁山、珊瑚岛,最后成为海底平顶山。海底平顶山是位于大洋底部呈孤立分布、顶部截平、高出海底很大高度的圆锥形体。它的基底往往是过去的火山,上部是珊瑚礁体,礁体厚是一个上小下大的锥状体。平顶的座为1万~2万米。从山顶到半山腰较陡,而从半山腰往下坡度变缓,呈逐级阶梯下降。

然而它又是怎样形成的呢?赫斯发现海底平顶山后,苦苦思索:

海底山为什么如此平坦?经过研究,他揭开了平顶山的形成之谜。首先是平顶山锥的形成问题。一般认为海底平顶山是海底火山喷发形成的火山锥。人们在平顶山找到了大量的火山喷发岩——玄武岩。其次就是山锥平顶的由来。这个问题有多种说法。

按照赫斯的说法,原来平顶山是露出海面的火山岛,后来由于海水长时间的侵蚀,山头部分被“削”平,才形成平顶山。证据是,有人在平顶山顶部找到了一些磨圆度很好的玄武岩砾石。这些砾石的存在,说明平顶山曾经在一段时间里接近海面,受到过海浪的洗礼。海浪对碎石起到磨蚀作用,估计当时山顶距离海面最多只有一二十米。而今天的平顶山顶已经在海下好几百米海浪是难以起到什么作用的。只有那些不高不矮、略高出海面的山头,岱崮地貌才会时常遭受海浪的冲刷、磨蚀,天长日久,山头被削平,形成略低于海面、顶部平坦的平顶山。

另外一种说法是,平顶山的“平顶”是当年火山喷发后形成的火山口,由于当时火山口接近海平面,使大量珊瑚在四周繁衍,形成环礁,死亡的珊瑚堆积在火山口一带,使火山口变平,最后形成了平顶山。

海底火山爆发

与可怕的海啸

海底火山的喷发,常常强烈震撼大海底部构架,致使整个大海波涛激荡,不仅将海面上的船只打翻打碎,甚至会激起几十米高的大浪袭击海岸边的城市,给人类的生存造成重大危害,这就是海啸。有人说:

“海啸是地球的终极毁灭者,是地球上最强大的自然力。”

风吹动海面也同样可以产生大浪,但这与海啸带来的浪或潮有很大差异。比如,微风吹拂海面,会激荡起短小的波浪,并且,这种微风所产生的水流只会在浅层水体出现,而狂烈的大风却能在海面上带起高达3米的海浪,但是即使是如此猛劲的风,也只是在水体的表面肆虐,对于深处的水,它们是无能为力的。唯一同海啸一样,强烈影响深海的是潮汐现象。潮汐每天都会在全球的海洋中发生,它是由太阳和月亮的引力引起的,它的影响可以深入到海洋的底部,从深海撼动整个海洋。海啸也是这样,它可以对整个海洋水层造成影响,它是由海底的地震震撼产生的;同为海啸成因的还有海底火山爆发、陨石撞击等。

海啸波浪在深海行进速度非常高,甚至可达700千米/小时,速度不亚于波音747飞机的飞速。虽然如此,深海中爆发的海啸,其危险性并不大,它所产生的震荡只能火山岛汤加海底火山爆发激起几米高的单个波浪,而且长度和影响范围都不大,跟整个海面相比实在微不足道。很多这种波浪在深海中被消化掉了,而不被人们感知到,但是如果海啸发生在浅水中,一切的后果将是灾难性的。

海底火山喷发的时候,多会伴同时造成从海底到海面的整个水层强烈震动,如果火山喷发的地点在浅水处的话,会在海面上掀起巨浪,那高达几十米的惊涛骇浪会形成声势浩大的“水墙”。而且海啸的波长非常大,传播几千千米之后,依然蕴藏巨大的能量。一旦海啸到达海岸,登陆后的“水墙”会给人类带来巨大的经济和精神损失。

世界上最大的火山群

1992~1993年,科学家在东太平洋秘鲁和智利海岸以西水深为3000米的海底上,发现了由1113个火山形成的海底火山群,它的分布面积达18.2万平方千米,高度最低的为600米、最高的达2100米,在这些火山群中有200多个为活火山。这就是迄今为止人类在大洋底发现的规模最大的火山群。

疯狂的海啸