书城童书海底奇异世界
48783500000004

第4章 海洋的谜团(4)

谜团二:西太平洋洋底地貌复杂之谜

由于太平洋洋脊偏侧于东南方,在太平洋东部形成了扩张性的海底地壳:东太平洋海隆。但在太平洋中西部广阔的洋底,地貌复杂,存在着一系列的岛弧、海沟、洋底火山山脉和被洋底山脉、岛弧分隔的较小的洋盆等,看来并不完全像是由海底扩张所产生的洋底地貌,而更像是古泛大洋洋底的一部分。因为海底扩张所形成的地貌,除了海沟、岛弧、沿岸山脉外,大部分应是较为平坦的。但是对于从洋脊到海沟一定倾斜的海隆地貌,却至今还没有较公认、一致的看法。

谜团三:北冰洋的海底扩张是否仍在继续

北冰洋是四大洋中最小的,又存在广阔的大陆架,有人把它看成是大西洋的一部分,即大西洋北部的一个巨大的“地中海”。虽然北冰洋也存在大洋中脊:北冰洋中脊(南森海岭),但在整个北冰洋地区,火山、地震活动是很微弱的。

有科学家曾经做过统计:从1900~1980年,北纬70°以北只发生了40次6级以上的地震。一般认为是北极厚厚的冰盖阻止了地震的发生,但也有观点认为至少还有一个原因不能忽视,即地球自转产生的偏向赤道的离心力会使地球内部的能量向中、低纬度转移,从而削弱了两极地区的活动。而在南纬70°以南的地区,从1900~1980年也只记录到1次6级以上的地震。

一般来说,任何快速自转的天体,其两极地区的活动均会受到削弱。太阳黑子活动主要发生在南北纬35°之间,亦可能与其快速自转有关。地球作为一个快速自转的天体,北冰洋的地震和海底扩张活动就不能不受到影响,从其地震、面积、无深海沟等情况判断,北冰洋的海底扩张即使没有停止,也是非常微弱的。

谜团四:阿留申岛弧之谜

阿留申岛弧是地震频繁的地区之一。令人感兴趣的是,阿留申岛弧向南弯曲,这种形状似乎显示是有一种自北向南的力推动形成的,如史前冰川的推动等。另外,阿留申岛弧南侧的深海沟表明,太平洋的海底扩张对其的作用是向北推进的,但从太平洋洋脊位置来看,太平洋洋脊伸入到北美大陆,南北向偏东分布,其扩张方向应是向西偏北,而不应向北,那么,阿留申海沟是如何形成的呢?

谜团五:无震海岭与大陆平静山系的形成

一般认为大洋中脊是大洋地壳的诞生处,大陆边缘的山脉是海底扩张运动的结果,它们的成因可得到较完美的解释。但在各大洋中,还存在着许多无震海岭,它们与大陆内部的一些平静、古老的山系一样,仍未得到较为公认的解释。美国有人提出所谓“热点说”,试图解释无震海岭的形成,他们认为热点处火山活动的源地固定于板块之下的地幔深处,当板块移过热点上面时,随着热点处岩浆不断喷发形成火山,就可以形成一列沿着板块运动方向的火山脊或火山链,即无震海岭。

谜团六:南北半球地震不均衡

科学家曾对南北半球发生在1900~1980年间6级及6级以上共7936次地震做过统计,结果发现南北半球发生地震的次数是不均衡的:北半球共发生了4634次,南半球只发生了3277次,赤道发生了25次,北半球比南半球多四成以上。纵观世界火山、温泉分布图,亦可发现北半球要比南半球多,这是什么原因呢?

由于南北半球海陆分布的不均衡特征,很容易使人联想到,海陆分布情况可能影响到地球内能的释放。我们知道,温泉、火山、地震都是地球释放内能的方式,来自地热流的研究给我们这样的启示:地热流是地球内能释放的最基本的形式,地球的内能通过地热流连续不断地经由地壳释放出来,地壳是地球内能释放的最主要障碍;由“地壳均衡假说”可知,大陆地壳远厚于大洋地壳;又据有关资料显示,大陆地壳的平均厚度为35千米,海洋地壳的平均厚度仅为6千米。

不难想象,地球的内能通过大陆地壳要比通过海洋地壳困难得多。由于北半球大陆板块面积比南半球要大,而南半球的大洋板块面积比北半球的要大,因此,北半球的内能更多地受阻于大陆板块,通过地热流释放出来的内能就要比南半球少一些,这些受阻的内能在大陆板块下面积聚,并在地球自转的作用下向中低纬转移,当这些能量积聚到一定的程度,就可能冲破地壳,在一些地壳较薄弱的地带(如板块边缘)以火山、地震等形式释放出来。在一个较长的时期内,南北半球各自释放的总内能应趋于均衡,即北半球通过地热流、温泉、火山、地震等形式释放出来的内能近似等于南半球通过地热流、温泉、火山、地震等形式释放出来的内能。由于北半球通过地热流释放的内能要比南半球少,其累积的能量就通过火山、地震、地热等活动释放出来。这就是北半球为什么比南半球多火山、地震的原因。

不过,这种理论并不被地质学界所普遍接受,仍然有太多的疑问需要进一步的研究方能真正解释。

大西洋中脊之谜

仅次于太平洋的世界第二大洋——大西洋,是古罗马人根据非洲西北部的阿特拉斯山脉命名的。大西洋也是最年轻的海洋,它是由大陆漂移引起美洲大陆与欧洲和非洲大陆分离后而形成的。虽然现在还没有足够的证据证明,大西洋早在l亿~1.2亿年前就已存在,但大多数科学家都承认,美洲大陆是在近2亿年内随着大陆漂移才开始与欧洲和非洲大陆分离的。分离的中心点位于冰岛北部的某处,所以这些大陆的边缘如同一把张开的大剪刀的刀刃;分离的中央是大西洋海岭,它是地球上最大的海底山脉——大西洋中脊的一部分。

大西洋中脊绵亘7万多千米,宽约1500千米,它穿过了所有海盆。大西洋海岭又是世界大洋中脊中比较典型的部分。它最明显的特点就是高度变化幅度大,从深海平原开始,海岭逐渐升高,形成了崎岖不平和有大断裂的海底山峰,峰巅距水面约1800米,距海底约1000~3000米。沿海岭中轴有一条很深的裂谷,谷底比侧峰低约1800米,宽约21~48千米,这个裂谷是大西洋海底两侧的分裂带。

很早以前,有经验的航海家横渡大西洋时,就感觉到大西洋中部似乎有一条平行于子午线的水下山脊。随着深海测量技术的发展和海洋地质工作者的不断深入探索,人们已经证实了这条巨大的大西洋中脊的存在。

著名的大西洋中脊自北部的冰岛起,至南部的布维岛止,长约15000千米,巍然耸立于洋底,山脉走向也与两岸轮廓一致,呈“S”形,距东西两岸距离几乎相等。故因其位置居中,得名“中脊”。

大西洋中脊平均高出海底2000米左右,有的地方高出4000米,部分地方甚至高出海面成为岛屿,如冰岛、亚速尔群岛、圣赫勒拿岛、圣帕维尔岛、阿森岛和特里斯坦一达库尼亚群岛等,并常构成火山岛。像亚速尔群岛、加拿列群岛等都发现有活火山活动,沃兹涅先尼亚群岛和冰岛也是由火山构成的。例如,1957年9月27日,亚速尔群岛的法亚尔岛上的居民发现了一种奇怪的海浪,接着看到水中升起一根巨大的蒸气柱,强烈的震动开始了,震撼着整座岛屿,被称作卡皮利纽斯的水下火山就这样喷发了。这一夜之间,在原来水深50米的地方,由火山喷出物突出海面形成一座山丘,这块新的陆地已高出水面115米。火山喷发口的地壳好像在喘息,致使新形成的岛屿随之上起下落,到第81天,从火山口向海里流出一条条熔岩的火河。

1963年11月14日,在冰岛以南的大西洋中,渔民们发现海面上升起一团团浓烟,接着水中不断抛出石块,10天之后,形成一座长900米、宽650米、高出海面100米的岛屿,这座新岛屿被命名为苏尔特塞岛。这次造岛活动持续一年半之久,到1965年春季才结束。

据调查,仅在与大西洋中脊断裂带相联系的冰岛,就拥有200多座活火山。资料表明,从17世纪至19世纪,亚速尔群岛上至少已观察到7次火山喷发,并多数形成新的岛屿。由于火山喷发而产生的疏松物很难抵御凶猛的海浪冲击,因而人们看到的新岛屿,常常是上部已被珊瑚堆积的平顶海山。

大西洋中脊另一个引人注目的特点是,沿着中脊的轴部,有一个纵向的中央裂谷。它把脊岭从中间劈开,像尖刀一样插入洋脊中央。经“无畏”号和“发现”号考察船证实,断裂谷深度在3250~4000米之间,宽9000米。大裂谷中央完全没有或者只有薄层沉积物,表明这个区域的洋底是由新形成的岩石构成的。曾两次潜入大西洋中脊裂谷的海尔茨勒说:“我的印象是,海底就像一个来回游荡并捣毁着的大力士,而且很明显它是一个正在忙着制造地震和火山的可怕的地方。”

科学家通过潜水器的窗孔,看到了一些人类从未见过的景象,如一些洋底基岩就像一个巨大的破鸡蛋,其流出的蛋黄则像刚流出来就被冷凝似的(一团团岩浆从地球深处被挤上来,当它和极冷的海水接触时,很快就在它的周围凝成一层外壳。后来外壳破了,里面的熔融体就流出来形成这种外观)。

潜水器里的科学家还看到裂谷底面有许多很深的裂隙,见到一块块玻璃状外壳,还有长在熔岩上面的像蘑菇盖般的岩石以及各种奇形怪状的巨大熔岩体。它们有的像一条钢管,有的像一块薄板,有的像绳子或圆锥体,有的像一卷卷棉纱或像被挤出来的牙膏。

1973年8月,“阿基米德”号深海潜水器曾对正在升起的一座“维纳斯”火山进行了探查,对所采的海底岩石样品进行年龄测定,发现其年龄尚不到l万年,这证明它是大裂谷底部最年轻的岩石。这个事实告诉我们,新涌上来的岩浆曾在这个裂谷的正中央形成新的地壳。

1974年,就在上述潜水器观察过的附近,科学家从583米深处的熔岩层中采取岩心样品。有意思的是,在大洋玄武岩基底上的沉积物的年代,竟随它距大西洋中脊轴线距离的增加而变老;每一钻探点洋底以下的沉积物的年代,又随深度的增加而增加。因此,深海钻探资料明确支持这样的观点:南大西洋洋底自6500万年以来,一直以平均每年4厘米的速度向两侧分离开来。

大西洋中脊裂谷的两边有许多很深的峡谷,这些破裂带成直角切过这条洋脊裂谷。千百万年来,大陆的漂移扩散,就是循着这些横向破裂带移动着的。因此,大西洋中脊是现代地壳最活跃的地带,那里经常发生岩浆上升、地震和火山活动,水平断裂广布。

它们是怎样生成的呢?科学家们认为,大西洋中脊是新地壳产生地带,洋脊高峰被一个中谷分成两排峰脊,而中谷是地壳张裂的结果,地壳以下的熔融岩浆沿着裂谷上升,凝结成新地壳,这些新地壳不断产生,把老的条带向两旁推移。这样就使得大洋底岩石的年龄离洋脊愈近愈年轻,愈远就愈老。大地磁异常条带在洋脊两侧也呈有规律的排列。但是在大洋中脊两旁海底扩张的速度不一定全部相等,甚至有时一边扩张,另一边相对不动。

现在,虽然再也没有人认为大西洋中脊的形成是“莫名其妙”的了。但对于它的许多问题,特别是大西洋中脊的岩石如何能沿水平方向推移开去构成新的洋底等一系列根本性质的问题,仍有许多争论。21世纪在期待着更有说服力的答案。