第 12 章 海洋轮廓
海洋学研究广泛的海洋现象,既包括物理现象,又包括生物现象。从自然地理学家的观点来看,最重要的特征是大洋盆地的范围和形状,因为对于他们来说,海陆分布是一个基本的概念。洋底和边缘海的构造和地形为了解地球的构造提供了有用的证据,尽管我们关注大洋和大陆是永久的还是非永久的问题、大陆漂移问题、海面变化、火山与地震带的分布和沉积物在海底的堆积(这最终会形成沉积岩)。呈现波浪、潮汐和海流形式的海水运动, 影响着海水运动所触及的海岸线,冷暖洋流能大大地改变沿海地区的气候。大洋表面和深处的盐度和水温也必须加以考虑。生物学方面的问题远非自然地理学家的研究范围;经济地理学家关注鱼类、鲸和其他生物的分布,因而关注称为浮游生物的微小动植物有机体,浮游生物构成这些生物的大部分食物。
过去一个世纪以来,对海洋学的各方面进行了许多调查研究。测量船绘制了海图,包括使用声测法记录和标绘了成百万个深度,所以洋底“地形” 已经了解得极为清楚。各国、各学会和国际常设海洋考察委员会(总部设在哥本哈根)派出了许多科学考察队。一些较著名的考察有“挑战者”号(1872
—1876)和“塔斯卡罗拉”号(1874—1876)在太平洋的航行,斯堪的那维亚海员(南森、阿蒙德森和彼得森)的工作(特别是在北方水域)、1910 年“迈克尔·萨尔斯号”在北大西洋的考察、1925—1927 年德国“流星号”的考察和“发现Ⅱ号”1932 年在南大洋的航行。较近一些时期有 1947—1948 年瑞典船“阿尔伯特罗斯号”的航行,1950—1951 年“发现Ⅱ号”的航行, “挑战者号”1950—1952 年的航行,1951—1952 年丹麦人的考察,以及国际地球物理年期间(1957—1958)的多次航行。这些只不过是许多考察中的几次而已,现在正在进行着一系列定期的观测,既有物理学方面的观测,又有生物学方面观测,在若干地区(如南大洋的福克兰群岛地区)正在进行着观测记录。许多调查正在由国际物理海洋学协会、英国国家海洋学研究所、斯克里普斯研究所、伍兹霍尔海洋学研究所、美国纽约拉蒙特·多尔蒂地质调查所和国际科学联合会建立的海洋研究专门委员会这样一些组织进行。
1973 年,英国、联邦德国、荷兰、比利时和瑞典共同努力,在北海进行
了一项专门的海洋学调查(称为北海资料联合调查计划)。使用 23 只船和许多自动测量和记录仪器,绘制了详细的潮汐和海流图。
洋的面积 大洋和大陆分布的一般型式已经进行过评述。据计算,全球陆地面积总共为 1.48 亿平方公里(0.57 亿平方英里),而水面总共为 3.63 亿平方公里(1.40 亿平方英里)。由此得出相对百分比为 71∶29。四大洋占有大部分水面,面积如下:
百万平方公里 |
百万平方英里 |
|
---|---|---|
太平洋 |
165.5 |
63.9 |
大西洋 |
82.1 |
31.7 |
印度洋 |
73.6 |
28.4 |
北冰洋 14.0
335.2
5.4
129.4
这个总面积不包括边缘海,如加勒比海、地中海和白令海。前三大洋包括南大洋部分,南大洋有时单独定义为南纬 40°以南的水域。
海底地形
大陆架 在海岸附近低潮线和大约 100 英寻(180 米)线之间是一个台地,称为大陆架,在构造上属大陆本身的一部分。它较高的部分突兀水上, 成为岛屿。大陆架以不到 1°的角度向海缓缓倾斜。大陆架在西欧近海(从兰兹角向西延伸 320 公里,200 英里)和北美东北部近海十分发育(图 158), 而西伯利亚北冰洋岸的大陆架大约宽 1200 公里(750 英里)。 1959 年以来
在加拿大北冰洋所作的详细水文调查,已大致勾绘出加拿大以北宽 120—
1160 公里(75-100 英里)的一个大陆架,这个大陆架水深达 180 米(100 英寻),沿大陆斜坡急剧下降到深水。其他大陆周围的大陆架要狭窄得多, 或几乎完全缺失,特别是褶皱山平行于或接近于海域的沿海,如东太平洋边缘一带。
详细的水深测量表明,许多河流的河谷似乎继续穿过大陆架。这可能是海面上升或陆地下沉所致;换句话说,大陆确实终止于大陆架边缘。这就解释了大陆架在低地地区滨岸附近最宽的这一事实。低地地区海面略有变化, 便影响到陆地很大的范围。有些大陆架可能部分是由于浪蚀作用,由于漫长地质时期沉积作用形成的滨外阶地,以及更令人信服的是由于低海面时期的冰川侵蚀而形成的。有些权威甚至主张,第四纪冰原的沉积也许曾有助于形成大西洋的大陆架。
图 158 西北欧近海(左)和美洲东北部(右)的大陆架断线表示 100 英寻等深线,以下的深度画有平行斜线。
一个困难的问题是有些海底河道穿过大陆架,然后继续延伸到大陆架边缘以外,进入深水。这些河道中有一条位于扎伊尔河口以外,另一条在北美哈德孙河口以外,第三条在比斯开湾(图 159)。有些权威把它们归因于断层作用,另一些权威把它们归因于过去河流侵蚀,因而涉及到海面的巨大变化。另一个解释是:一条入海的河流把物质沉积在两侧,使其河道保持畅通, 从而随着泥沙堆积形成一条河槽。所有这些解释都会受到批评,特别是关于较深的河槽。更加难于理解的是未贯穿整个大陆架、但被发现是在大陆架向洋一侧边缘的槽地。它们有时形成切入大陆架边缘的深峡谷。在新英格兰沿海附近,用回声测深法对若干峡谷进行了详细的调查。一个理论认为,这些峡谷成因在于沿大陆斜坡向下冲泻很远的海底泉的下掘作用。最可能符合实际的理论是:强有力但分散的浊流携带大量固体泥沙,挖掘这些峡谷的底部。通常这些浊流由海底地震引起,例如 1929 年的地震,纽芬兰附近横越大西洋的电缆受到了这次地震的破坏。
大陆斜坡 在大陆架边缘,向海一侧的斜坡相当陡峭,形成大陆斜坡, 大陆斜坡下降到大约 3350 米(2000 英寻)其坡度是变化的,但通常在 2°到5°之间,虽然铺设电缆的船只曾遇到过一些陡得令人吃惊的坡度(达到 15
°)。
深海平原 整个洋底几乎有 2/3 位于 3350-5500 米(2000—3000 英寻) 深度之间,形成一个波状起伏的深海平原。它决非是平坦的:“阿尔伯特罗斯图 159 布雷顿的海沟号”的考察通过连续的回声测深发现,洋底剖面仔细看来比以前所想象的要崎岖得多。其表面覆盖着各种深海湿软泥(图 165,
166)。存在着蜿蜒的长海脊和较广阔的海底高原,同时偶尔有火山山峰突兀于平原之上(称为海山),有时达到水面成为孤立的岛屿。最近,详细的深度测量表明,太平洋中存在着许多离水面不到 800 米的平顶山,这些山可能是浪蚀火山。它们被称为海底平顶山(guyot)。太平洋约有 l 万座海底平顶山和海山。
海渊 接连不断的调查船一直希图确定大洋中深渊的位置并测定其深度。“挑战者号”考察所作的深度测量是用一端有重物的细麻绳进行的。据认为,深度精确到大约 45 米(25 英寻);任何误差都是由于难以做到真正垂直的测深而产生的。后来,采用钢琴弦,以后又把它系在一架“测深机” 上。重物一接触洋底,测深机便自动停止放弦。7000 米(4000 英寻)的测深要花费很长时间。现在,采用的是回声测深,测深时,声音或超声振动透过水向下传送到洋底,又以回声的形式返回。回声用电子学方法记录下来, 成为回声深度记录。这是一个非常迅速的方法。为了使调查工作十分精确, 人们把船
图 160 汤加海渊断面
上面的断面按真实比例画出,未垂直放大,下面的断面垂直放大二十倍。上面的断面表明,“海沟”或“海槽”术语可能会造成误解。
停泊下来,但是在通常情况下,船一边航行,一边就获得一个连续的剖面。这些海渊大部分形成长条形的“海槽”或“海沟”,可是这些术语易于
造成其边坡陡峭的虚假印象,因为边坡很少超过 7°(图 160)。海渊通常接近和平行于海岸,而贴近海岸有褶皱山脉分布,特别是亚洲岛弧,因此称为陆外渊。大部分海渊分布于太平洋。它们通常不对称——靠近陆地一侧的坡度比开阔大洋一侧的坡度陡得多——并且与大的捩断层相邻。
图 161 太平洋的轮廓(小的岛群从略) 太平洋
形状和大小 太平洋及其边缘海约占世界面积的 1/3,大约超过陆地总面积的 1/8。它的形状大体上呈一巨大的三角形,其顶点在北部的白令海峡, 西面为漫长、不连续的亚细亚-澳大拉西亚(Asia—Australasia)一线所围绕,东面为美洲,南面为南极大陆边缘所包围。它的幅度很大,例如从白令海峡到南极大陆的阿代尔角为 15 000 公里(9 300 英里),而沿赤道一线的
宽度超过 16 000 公里(l0 000 英里)。
太平洋洼地 地球表面这个洼地的年龄和成因方式早已成为人们讨论的主题。水的体积所占据的空间不小于 7 亿立方公里。洋盆似乎在大约 2.5—
- 亿年以前就已开始发育,那时,由于大陆漂移,南部的冈瓦纳古陆和北部的劳亚古陆破裂,硅铝质的“大陆筏子”游离开来。对东太平洋隆起,对线形海渊,以及对划定“太平洋板块”界限(沿美洲海岸、东北亚、新几内亚和新西兰和汤加-萨摩亚-线)的巨大捩断层所作的地球物理调查表明, 这些运动仍在进行之中。
科学家们通过研究地震波传播速率和多次重力观测,对于洋底湿软泥以下的坚硬岩石有了一定程度的了解。在这些观测中,有一些是科学家在潜水
艇上进行的。这样积累的证据表明,这些洋底岩石具有致密的组成,它们与大陆性岩石构成的西太平洋岛群之间由安山岩线隔开。
太平洋洋底 太平洋大部分底部由深海平原构成,其平均深度远大于其他大洋的平原,而且由海岸至平原的坡降要陡峭得多。太平洋深海平原的表面相当均一,有广阔、和缓的隆起地和洼地,平原大部分平均深度约为 7 300
米(4 000 英寻),但是,图 161 表明,有些部分却复杂多样。
在美洲以西有东太平洋隆起,这个隆起在赤道以南扩展,形成阿尔伯特罗斯高原;高原的高度在离地表 4000 米(2200 英寻)之内。有北太平洋, 夏威夷隆起地差不多宽 1000 公里(1600 英里),长 3000 公里(1900 英里), 在隆起地上突出了若干火山锥,在许多地方达到大洋表面。许多海底山和平顶海山造成了更加复杂的情况。北美西岸附近东太平洋底的一个有趣特征是若干大致东西走向的海崖的存在。已查明,这些海崖长达 2400-5300 公里
(1500 英里—3300 英里)。由于地壳这一不稳定部分的断层作用的结果,它们在洋底形成 300—1500 米(1000—5000 英尺)的几个大台阶状海崖:门多西诺、默里和克利珀顿海崖。
太平洋边缘最突出的地形是长条状的海渊,海渊靠近有高大山脉的岛弧,并与之平行。这些海渊是太平洋最深的部分,实际上也是所有大洋最深的部分。已发现的最大深度是苏联“勇士”号船于 1959 年在关岛附近的马里
亚纳海沟测量到的,为 11033 米(36198 英尺),即大约 6 3 英里。其他的
4
深海渊有菲律宾附近的埃姆登海渊(在这里测得 10794 米,5902 英寻),千岛海沟(其中有塔斯卡罗拉海渊,8513 米,4655 英寻),继续向南有日本海沟(其中有拉马波海渊,10554 米,5771 英寻)、马里亚纳海沟(曼休海渊, 9866 米,5395 英寻)和汤加-克马德克海沟(奥尔德里奇海渊,9427 米,
5155 英寻)。在北部,与阿留申群岛平行的是阿留申海沟,其最大深度为 7682 米(4199 英寻)。这些海渊没有一个位于洋盆的中部,而有另一条海渊位于南美沿海附近,形成与安第斯隆皱平行的一条海沟;阿塔卡马海沟深达 7635 米(4175 英寻)。
太平洋岛屿 太平洋盆地中有大量岛屿,一种估计认为总数约有 20000 个,但岛屿密集地区较小。较大的岛屿是“大陆岛”,也就是说,它们在构造上属于为陷落盆地所隔开的大陆淹没部分。在东部有阿留申群岛、不列颠哥伦比亚沿海岛屿和智利群岛。在西部,有较长的东亚岛弧——千岛群岛、日本列岛、菲律宾、印度尼西亚和新茵兰。大部分是褶皱山脉,具有火山山峰,火山沿地壳薄弱线分布,这一点为广泛存在的地震所证实(图 77)。
太平洋群岛中大部分较小的分散岛群,位于洋盆的西南部。它们分属于按岛屿种族集团命名的三个名称:美拉尼西亚(包括所罗门群岛、新赫布里底和斐济)、密克罗尼西亚(加罗林群岛、马绍尔群岛、吉尔伯特和埃利斯) 和波利尼西亚(莱恩群岛、库克、社会和土阿莫土群岛)。北太平洋有夏威夷群岛,但是,太平洋东北部和东部大部区域是一片片空阔的大洋,不过也有几个孤立的岛群——克利珀顿岛(图 156),距中美海岸 2400 公里(1500 英里);加拉帕戈斯群岛,在厄瓜多尔以西将近 1000 公里(600 英里);复活节岛,由阿尔伯特罗斯高原突起的三个死火山组成;和胡安·费尔南德斯岛,距智利海岸 580 公里(360 英里),据认为,费尔南德岛是亚历山大·塞尔扣克的《鲁滨逊飘流记》中所描写的环境。
除去褶皱山脉所构成的“大陆”岛以外,这些太平洋岛屿由两种类型组成:“高”火山岛和“低”
珊瑚岛。夏威夷由五个不同时代的火山组成,冒纳基火山锥高达 4206 米(13796 英尺)。
边缘海 太平洋盆地的边缘海几乎完全只限于西侧。美洲海岸的经向特征是东部缺少边缘海的原因,仅有的部分被包围的水域是加利福尼亚湾和已下沉的海岸山脉与不列颠哥伦比亚和智利大陆之间的海峡。
在西太平洋,被半包围的海位于亚洲大陆与花彩列岛之间。这些海是阿留申群岛所包围的白令海、堪察加半岛内侧的鄂霍茨克海、朝鲜和日本列岛之间的日本海、朝鲜和中国大陆之间的黄海、中国和琉球群岛之间的东中国海和菲律宾、婆罗洲、马来亚、越南和中国南部所包围的南中国海。在印度尼西亚群岛中间有西里伯斯海、班达海以及其他的海。除黄海(黄海大部分深度不到 180 米,100 英寻)外,即使与太平洋其他地区相比,这些海实际上没有一个是浅海,大部分拥有超过 2700 米(1500 英寻)的盆地。在西里伯斯海,已测得 5112 米(2795 英寻)的深度,日本海的最大深度为 3576 米
(1955 英寻)。在澳大利亚周围,卡奔塔利亚湾、阿拉弗拉海和巴士海峡系位于大陆架上。
大西洋
形状和大小(图 162) 大西洋(不包括边缘海)占据的面积远不到世界总面积的 1/6,就是说,接近太平洋面积的一半。它的总轮廓呈字母 S 形, 因为随着撒哈拉非洲的海岸向西突出,南美洲北岸后退到加勒比海湾;相反地,随着圣罗克角向东突出,几内亚湾以相同方向后退。两边海岸形状的这种互补性,加上其他地质学和生物学证据,有助于说明大洋盆地两边的大陆曾一度
图 162 大西洋轮廓
断线是 2000 英寻(约 360 米)等深线,超过 7300 米(4000 英寻)的两个海渊(波多黎各和南桑德威奇)用黑色表示.罗曼什海渊横切中大西液压海囹,在某一地点达到 7370 米(4370 英寻).
是一个单一陆块的一部分。
大西洋盆地在赤道附近变窄;非洲利比里亚海岸离圣罗克角仅约 2600 公里(1600 英里),形成北大西洋盆地(在北纬 40°宽约 4800 公里,3000 英里)和南大西洋盆地(在南纬 35°宽约 5900 公里,3700 英里)。南大西洋盆地逐渐宽展,并入南方大洋;但北大西洋盆地在很大程度上为格陵兰和冰岛所包围。
大西洋洋底 大西洋底最显著的特征是存在一纵向“海隆”,称为中大西洋海岭(图 163),即北部的多尔芬海隆和南部的挑战者海隆。这条海岭于 1873 年为“挑战者”号所发现,1925—1927 年由“陨石号”首次采用回声测深法绘制了地图,1953 年又由美国“韦马”号调查船绘制详图。这条坡度向两侧深海平原缓缓倾斜的海底隆起呈 S 形,极为精确地与海岸线总趋势一致。其平均水深约 3000 米(1700 英寻)。在北大西洋,这条海岭拓宽形成特利格拉夫高原,高原从爱尔兰经过大洋延伸到拉布拉多。它的构造意义
在第二章已进行过讨论。
大西洋内有几条横向海岭。沃尔维斯海岭以北东方向从特里斯坦-达库尼亚岛附近延伸至非洲海岸,里奥格兰德海岭由同一地区不太连续地伸向南美海岸。在北部,一条宽海岭突兀于特利格拉夫高原之上,从苏格兰北部向西北伸向格陵兰东南部;这条海岭的平均水深为 1000 米(5550 英寻),法罗群岛和冰岛是海岭较高的突出部分。苏格兰北部和冰岛之间有威维尔-汤姆森海岭。
在大西洋内,“线状海渊”或“海沟”并不多见,这可能与大西洋海岸附近近期褶皱线罕见这一事实有关。从大的来看,主要的海渊位于西印度群岛岛弧附近,在紧靠波多黎各岛以北处,已测得 8800 米(4812 英寻)的深度,这是迄今这个大洋记录到的最大深度。另一条罗曼什海渊横穿中大西洋海隆,实际上切穿了海隆,深度达 7370 米(4030 英寻)。据测定,另一个仅有的大海渊系在南桑德维奇海沟(8312 米,4545 英寻)之内,这是一条平行于并接近南桑德维奇群岛的曲线形海渊。
北大西洋中的大陆架有相当大的宽度,尽管不在南部(南美洲东岸附近除外,福克兰群岛位于那里的大陆架上)。在西欧和美洲东北部海岸附近, 大陆架是一个极为明显和重要的特征(图 158)。在巴西和非洲的高原陡峭边缘所形成的南大西洋的海岸以外,实际上没有大陆架。
大西洋的群岛 如果去掉不列颠群岛和纽芬兰这样一些“大陆性”岛屿
(这些岛屿不过是大陆架略微高起的部分),大西洋的岛屿极少。西印度群岛由一系列离大陆不远的岛弧组成,而冰岛和法罗群岛是苏格兰北部和格陵兰之间海岭的较高部分。同样,极南部的岛群(福克兰群岛、南奥克尼群岛、南设得兰群岛、乔治亚岛和桑德维奇群岛)是南美顶端和南极洲格雷厄兰半岛之间伸展的复杂海岭和高原的较高部分。
图 163 中大西洋海
真正的大洋岛屿是从中大西洋海岭突起而形成的岛屿,特别是北部的亚速尔群岛和南部孤立的阿松森和特里斯坦-达库尼亚岛。圣赫勒拿岛就位于海岭以东,似乎是由深海平原陡急地突起而形成的;南纬 20°、海岭以西的巴西的小岛——特立尼达岛也是这种情况。百慕大珊瑚群岛坐落在大西洋盆地西北部的海底火山锥上。摩洛哥沿海的马德拉群岛几乎完全由长期多次喷发而堆积的火山物质组成。在众多的崎岖山峰中,最高峰是高达 1846 米(6056 英尺)的鲁伊武峰。
大西洋的其他岛屿就大部分而言,在从大陆延伸出的高原状地形突起而形成的:加那利群岛、佛得角群岛和几内亚湾角部的几个小岛。
边缘海 正如在南大西洋内基本上没有大陆架一样,也没有边缘海。另一方面,欧洲大陆边缘的沉没,产生明显曲折的“半岛欧洲”,形成了若干广阔的边缘海——波罗的海、北海和地中海,以及几个附属海。前两者海水浅,不到 180 米(100 英寻),丹麦群岛之间通向波罗的海的通道仅 20 米(11 英寻)深。地中海及其几个被半岛和岛屿分隔的海盆,表明了一个复杂的构造地区——阿尔卑斯褶皱系统的一部分的下沉。直布罗陀海峡的深度仅约360 米(200 英寻),形成两坡坡度极陡的一条海底山脊(图 171)。地中海盆地具有一些深度超过 3600 米(2000 英寻)的地区,测到的最大深度(4632 米,2533 英寻)是在克里特和希腊之间。黑海最大深度为 2244 米(1227 英
寻),它与地中海之间由狭窄的海峡(达达尼尔海峡、马尔马拉海和博斯普鲁斯海峡)隔开。
亚得里亚海提供了关于形成这些较深的边缘海的一个突出实例。它由意大利亚平宁和南斯拉夫-希腊狄那里克山系大致平行的褶皱之间一个狭窄、略呈长条形的洼地构成(图 150)。这个地区的下沉是晚新生代地壳变动的结果,这些地壳变动影响了整个巴尔干半岛,以及爱琴海、亚得里亚海和黑海盆地。
大西洋的美洲一侧具有另一些边缘海。巴芬湾和哈得孙湾大部分深度不足 180 米(100 英寻),格陵兰和巴芬岛之间的戴维斯海峡构成大西洋与北冰洋之间的浅水通道,因为其最大深度仅 205 米(112 英寻)。在墨西哥湾内,最大测深为 3804 米(2080 英寻),而加勒比海是由一系列复杂的盆地和山脊(包括 7300 米,3937 英寻的巴特利特海渊)构成。
印度洋
形状和大小(图 164) 印度洋面积比大西洋小得多。它的形状与其他两个大洋不同,这是因为它在北部为陆地所包围,而且它的分布仅仅越过北回归线一点点。它的海岸除东北部外,大部分由古高原(非洲、阿拉伯、德干和西澳大利亚)即冈瓦纳古陆的碎块构成。印度洋东北部与印度尼西亚花彩列岛和缅甸沿岸褶皱山脉相邻。南面是南极洲东经约 20°和 115°之间的部分。
印度洋洋底 这个大洋在深度上远不如其他两个较大的大洋复杂多样。大约总面积的 60%是深海平原,其深度在 3600—5500 米(2000—3000 英寻) 之间。除去巽他海沟以外,不存在线状海渊。在巽他海沟已经测得的最大深度为 7454 米(4076 英寻)。这条海沟位于爪洼-小巽他群岛岛弧以南并与之平行。
若干巨大的海底山脊把深海平原构成的几个盆地分隔开来。一条海脊从印度南端科摩林角不间断地大致向南延伸到南极大陆。这条海脊(图 164) 在南部展宽开来,形成广阔的阿姆斯特丹-圣保罗高原。横向的索科特拉- 查戈斯海脊从阿赛尔角(瓜达富伊角)即“非洲东角”向东南延伸与主海脊会合,而另一条塞舌耳海脊位于索科特拉-查戈斯海脊以南约 1300 公里(800 英里),并与之平行。最后,南马达加斯加海脊从马达加斯加岛向南延伸, 在横向的爱德华王子-克罗泽海脊处展宽。
印度洋的岛屿 印度洋中最大的岛屿是大陆碎片马达加斯加和斯里兰卡
(即锡兰),虽然许多较小的岛属于同一种类型——阿赛尔角附近的石质索科特拉岛、桑给巴尔和科摩罗岛。孟加拉湾条带状的安达曼和尼科巴群岛是缅甸外若干褶皱山脉的下沉了的延长部分。
海底山脊承载着几个小的岛群。一些小块珊瑚簇群形成印度西南面的拉克代夫和马尔代夫群岛。在中央海岭再向南处分布有较小的岛群。凯尔盖朗岛坐落于圣保罗高原,而毛里求斯和留尼汪是陡峭的火山锥。
印度洋的东部几乎没有岛屿,因为洋底都很深,不大的科科斯群岛和圣诞岛是仅有的例外。
图 164 印度洋的轮廓
断线表示 2000 英寻(约 3600 米)等深线,巽他海沟为黑色。
边缘海 由于四周大部分高原海岸陡峭而且规则,大得足以称得上“边缘海”的凹缺相应也少。阿拉伯海和孟加拉湾只不过是印度半岛所隔开的大洋本身向北的延长部分。莫桑比克海峡是将马达加斯加和大陆隔开的宽阔海峡,安达曼海是包围于安达曼-尼科巴岛弧与克拉地峡之间的盆地。
仅有的真正边缘海是红海和波斯湾。前者占据着非洲与阿拉伯半岛之间的裂谷,其石质海岸陡峭,勾划出西奈沙漠地垒轮廓的苏伊士和亚喀巴两个相似的海湾是它的延长。红海与印度洋之间为横穿曼德海峡的海底石槛所隔开,海峡之上水深仅 370 米(200 英寻)(图 167)。波斯湾是正在被底格里斯—幼发拉底河的泥沙缓慢充填的一个浅海槽。它与阿曼湾和印度洋之间几乎被向北突出的阿曼半岛所隔断,阿曼半岛把霍尔木兹海峡束狭到大约 80 公里(50 英里)。
北冰洋
形状和大小 北冰洋大致呈圆形,位于北冰洋的北极距格陵兰边缘(约83°N)比距阿拉斯加—西伯利亚边缘(70°N)近得多。其面积约 1400 万平方公里(540 万平方英里),即大约为太平洋的 l/12。洋盆除西经 170°狭窄的白令海峡和上述格陵兰、冰岛和不列颠群岛之间的通道(通道有海底山脊)外,几乎被北半球巨大陆块的海岸所封闭。当然,北冰洋大部分是永久冰冻状态。美国海军出版的《北半球冰图集》划分出极地永久冰和最大(春季)和最小(秋季)浮冰范围。
北冰洋洋底 对这个大洋深度的了解显然是有限的,除边缘外,几乎完全没有进行过回声深度测量。但是,似乎有一个广阔的盆地——北极盆地, 这个盆地大概平均深 3600 米(2000 英寻),最近在北纬 78°、西经 175° 进行的回声深度测量发现,最大深度为 5625 米(3076 英寻),而盆地四周有大部分深度不到 1800 米(1000 英寻)的边缘海。
边缘海 紧靠着陆块的北岸有若干边缘海——阿拉斯加附近的波弗特海、西伯利亚附近的东西伯利亚海和拉普捷夫海、鄂毕河口与新地岛之间的喀拉海,和挪威与斯匹茨卑尔根之间的巴伦支海。在杂乱无章的加拿大群岛之间,有许多海峡与水道。
北冰洋的岛屿 在北冰洋盆地边缘,有大量的岛屿,其中大部分如加拿大群岛、新西伯利亚群岛和长而弯曲的新地岛,是陆块下沉边缘的一部分, 这些陆块有广阔的大陆架。其他如斯匹茨卑尔根群岛、熊岛和扬马延岛,是海底山脊的较高部分。
海洋沉积物 “海洋沉积物”这个术语包括正在海洋底部堆积的一切物质。从陆块蚀
去的沉积物,其最后的终点是洋底,沉积物以及其他物质如生活在海底或漂
浮于水面、水中的动植物残体,在洋底以巨大的厚度堆积起来。
大部分沉积岩被沉积于从前的海域,后来被抬升,形成新的陆地地区的岩石,特别是在位于小规模抬升运动使海底上升处的浅海中沉积的沉积岩。例如,白垩由在无其他沉积物如泥沙的洁净水中沉积的厚度很大的微小有孔
虫类残体组成。而米尔斯通粗砂岩由产生于一个迅速侵蚀时期并在浅水中沉积下来的固结的粗砂砾层组成。
海洋沉积物分类 海洋沉积物按照它们正在堆积的海底部位,可以分为四类。大潮的高潮和低潮线之间为沿岸沉积;从低潮线到大约 180 米(100 英寻),即大陆架边缘,是浅水沉积;大陆斜坡上的是半深海沉积;深海平原上和海渊内是深海沉积(图 165)。这些类型彼此之间逐渐为一体。
前三类覆盖着大陆边缘附近大陆架和大陆斜坡上的一个狭窄地带。它们的组成物有两部分:既有来源于陆地剥蚀的无机物质(粗砾、沙、粉沙、粘土和淤泥),又有源于海洋生物(软体动物、海胆、珊瑚)的有机物质,这些有机物质和无机物质合称为浅海沉积。淤泥由四个类别组成:“珊瑚”(来自礁体的最细残体)、“红色”(氧化铁染色)、“绿色”(含有海绿石—
—暗绿色水化硅酸铁)和“蓝色”淤泥。最后一种为泥质和可塑性的淤泥, 分布最广;由于它分布于所有的大洋,因而图 166 上未加以单独表示,但是其他三种淤泥的主要地区用大写字母表示。
图 165 经概括而画出的洋底剖面,表示海洋沉积的一般分布
最近在大西洋做的工作表明,陆生无机物质在深海沉积中的作用可能比原来所想象的大得多。大西洋比太平洋小得多,其海底距陆块近得多,有许多大河流入,带来物质。岩心取样表明,真正湿软泥中的沙和粉沙层深达 3000 米(1600 英寻)。浊流也许有助于散布这些陆成物质。
真正的深海沉积物也由无机物质和有机物质构成,组成这些物质的颗粒很小,因而被称为软泥(图 166)。它们广泛分布于深海平原和海渊,在较浅的水域仅出现于海山、海底平顶山和孤独的海底山岭的顶部。
分布最广泛的无机深海沉积是红色粘土,它们覆盖着太平洋底的一半左右和印度洋、大西洋底的 l/4 左右。它们由被氧化铁或氢氧化铁染成红色或棕色的水化硅酸铝构成,从根本上讲是来自陆地的最细粘土颗粒。这些粘土可能通过洋流向远处漂流,因为它们极细,沉降速度极慢。火山尘、冰山上的岩屑和陨石尘占有很小的比例。有机物质极少,因为除了偶有鲸骨和鲨鱼齿碎片外,大部分都在漫长缓慢的沉降过程中溶解殆尽。
深海有机沉积物分为两类:在组成上主要是钙质和硅质的沉积物。这些沉积物按照其组分中的浮游动植物有机体进一步进行分类。钙质软泥覆盖着2/3 的大西洋底,一半的印度洋底和 l/3 的太平洋底。它们包括由一种有孔虫目所形成的带白色的抱球虫软泥和由脆弱软体动物的残体所形成的翼足虫软泥。后者仅出现于南大西洋较浅的部分,和零星地出现于北太平洋。硅质软泥是硅藻软泥——在高纬冷性海洋,特别是沿北冰洋边缘地区繁盛生长的微植物的骨骼残体,和放射虫软泥——具有复杂格状构造、主要出现于太平洋的原生动物骨骼。
深海沉积物看来堆积得极慢,但海洋环境不同时沉积速度也不同,而且具有不同的组成成分,对速度的估计是尝试性的,甚至有猜测性质,但似乎抱球虫软泥堆积得最快(达到每 1 千年大
图 166 海洋沉积物在世界上的分布
- 陆源沉积:C.珊瑚淤泥,R.红色淤泥,G.绿色淤泥,B.蓝色淤泥;2. 翼足虫软泥;3.抱球虫软泥;4.硅藻软泥;5.放射虫软泥;6.红色粘土。
约 4 厘米),红色粘土最慢(大约 0.5 厘米)。另外,似乎在大西洋中堆积的速度比太平洋快得多(2—10 倍)。软泥厚度可通过地震折射和直接钻探取得岩心来算出。直接钻取岩心已经有了重大技术进步。“阿尔伯特罗斯号” 上的科学家用一岩心管悬挂在一条长 8 公里(5 英里)长的钢绳上,他们用岩心管取得了长 20 米的岩心。过去几年中,钻探船“格洛玛·查林杰号”在
全美科学基金会的赞助下进行了一系列的航行,这艘船能在太平洋 6000 米
(3300 英寻)深度以下获得长达 1000 米(3300 英尺)的岩心,钻孔穿过软泥和下伏紧实的沉积岩,达到玄武岩基底。对这些岩心进行了极为详细的研究,包括它们的化学和生物学组成、颗粒成分的时代以及它们的堆积速度。对于古气候学家来说,最有趣的是有机体的种随温度变化而发生变化,特别是在更新世时期。
软泥的厚度变化相当大,最薄是 150 米(490 英尺),不过据认为洋底上其厚度平均为 500 米(1600 英尺),太平洋的红粘土肯定也是如此。倘若速度为每 1 千年 0.5 厘米,那么这就表明,软泥的沉积大约在 1.5 亿年或更早以前,即在白垩纪或上侏罗纪时期开始。下伏的这一时代沉积岩可以指示出大洋盆地的时代。