第一章 了解海洋的基本构成

不可思议的蓝色星球

美丽的蓝色星球

在太阳系传统的九大行星中,地球具有“得天独厚”的优势。地球的大小和质量、地球与太阳的距离、地球绕太阳运行的轨道以及自转周期等因素相互的作用和配合,使得地球表面大部分地区的平均温度保持在15℃,刚好适中,以致它的表面同时存在着三种状态(液态、固态和气态)的水,而且地球上的水大多数是以液态海水的形式汇聚于海洋之中,形成一个全球规模的含盐水体——世界海洋。在太阳系中,地球是唯一一个拥有海洋的星球,“水的行星”之称也由此而来。

海色和水色

乍一看,海色和水色这两个词是同样的意思,其实它们是两个完全不同的概念。

海色是指人们所看到的大面积的海面颜色。熟悉大海的人都知道,海色会因天气状况的变化而变化。当风和日丽、晴空万里时,海面会呈现出蔚蓝的颜色;当旭日东升、朝霞映辉之下,或者夕阳西下、光辉反照之际,大海看起来会是金灿灿的;而当阴云密布、风暴来袭时,海面又显得阴沉晦涩,一片暗暗的深蓝色。当然,这种受天气状况影响而造成的视觉印象只是一种表象,它并不代表海洋水颜色的真实面貌。

水色是指海洋中的水本身所呈现的颜色。它是海洋水对太阳辐射能的选择、吸收和散射现象综合作用的结果,它不会受天气变化的影响。平时,我们所看到的阳光,是由红、橙、黄、绿、青、蓝和紫七种颜色的光合成的。由于颜色不同,其光线、波长也不相同。而海水对不同波长的光线,无论是吸收还是散射,都具有较强的吸收性。在吸收方面,进入海水中的红、黄、橙等长波光线,在30~40米的深度时,几乎全部被海水吸收,而波长较短的绿、蓝、青等光线,尤其是蓝色光线,则不容易被吸收,且大部分会反射到海面上;在散射方面,整个入射光的光谱中,蓝色光是被水分子散射得最多的一种颜色,当蓝色遇到水分子或其他微粒时就会四面散开,或反射回来。正是因为这个原因,从太空看,地球就成了美丽的蓝色“水球”。

蓝色星球

海洋水体的透明度及水色,是由海水本身的光学特性决定的,它们与太阳光有着密切的关系。一般情况下,太阳光线越强,海水透明度越大,水色就越高(科学家按海水颜色的不同,将水色划分为不同等级,以确定水色的高低),光线透入海水中的深度也就越深。反之,太阳光线越弱,海水透明度就越小,水色就越低,透入海水中的光线也就越浅。所以,随着透明度的逐渐降低,海洋的颜色通常会由绿色、青绿色转变为青蓝、蓝、深蓝色。

此外,海洋水中悬浮物的性质和状况,也会影响海水的透明度和水色。大洋部分,水域辽阔,悬浮物较少,且颗粒细小,透明度较大,水色一般会呈现出蓝色。接近陆地的浅海海域,由于大陆泥沙混浊,悬浮物较多,且颗粒较大,透明度较低,水色在大多时候呈绿色、黄色或黄绿色。

从地理分布的角度看,大洋中的水色和透明度会因为纬度的不同而出现差异。热带、亚热带海区,水层稳定,水色较高,多为蓝色;温带和寒带海区,水色较低,海水一般不会显得那么蓝。当然,海水所含盐分或其他因素,对水色也会有一定影响。海水中的盐分较少,水色多为淡青;所含盐分较多,就会显得非常蓝。

海洋漫谈

或许你还不知道,在深不见底的海洋里,潜伏着比珠穆朗玛峰的高度还要深得多的海沟,流淌着亚马逊河都自叹不如的河流。海洋是那么神秘而多姿多彩。

经过大量的调查、探测和计算,人们得知地球是一个扁圆状球体。赤道半径稍长,平均为6378公里,极地半径稍短,平均为6357公里。地球的平均半径为6371公里。在总面积达5.1亿平方公里的地球上,海洋拥有3.61亿平方公里的面积,平均水深为3.8公里。而陆地的平均高度则只有0.84公里,与海洋无法相比。假如地球是一个平滑的球体,将海洋水平铺在地球表面,世界上将会出现一个深达2440米的环球大洋!

在地球的南北两半球,海陆的分布并不平衡。北半球海洋占61%,陆地占39%;南半球海洋占81%,陆地仅占19%。这一分布特点对地球热量的分配起着重要的作用,影响着全世界的气候变化。海洋与地球上的气候息息相关,它调节着大气的温度和湿度。海洋中的藻类每年约产生360亿吨氧气,占大气含氧量的3/4,同时吸收占大气约2/3的二氧化碳,从而保持了大气中气体成分的平衡,使地球上的生命一代代进化和繁衍生息。

生活中,大多数人都习惯将地球上的连续水域称为世界海洋。实际上,海洋是“海”和“洋”的总称,“海”和“洋”是两个不同的概念。通常,人们将深度在2000~3000米以上,离大陆比较远且面积辽阔,有独立的潮汐和海流系统,温度、盐度、密度、水色、透明度等水文条件较为稳定,不受大陆影响的,称之为“洋”;而离大陆较近,深度较浅,一般在2000~3000米以下,水文条件由于受大陆影响,会产生明显的季节变化的,人们称之为“海”。与洋相比,海要小得多,仅占海洋总面积的11%。

深厚的海水,使人类难以真正认识深海底部,以至于在人类早就踏上月球的今天,仍然无法在海洋底留下足迹。但是人类对深海的兴趣,远未减退,因为它有着许多未知的秘密。

带着对海洋的热爱与好奇,让我们一起去深入探索这个幽深而富饶的神秘世界、完整地呈现海洋的壮美辽阔!

“生命的摇篮”——最初的海洋

美丽而又壮观的海洋

海洋是怎样形成的?海水是从哪里来的?近两个世纪以来,人类有关海洋起源与演化问题的知识已取得很大进展。下面,我们就一起进入原始海洋世界中,感受海洋的神秘与美丽。

原始海洋的形成和演变

广阔的海洋美丽而又壮观,但你是否知道,地球最初形成的时候,并没有河流和海洋,大气层里的水分也很少,即使有一些,也随着其他气体分子蒸发了。地球上后来的水是与原始大气一起由地球内部产生的。在早期,地壳才固结不久,地球内部全是“岩浆海洋”,火山喷发此起彼伏,带出了大量的水汽直冲九霄,聚集成无比巨厚的云层。随着地球逐渐变冷,当水蒸气超过其饱和点时,就开始凝结成水滴、冰晶。从而就引发了“排山倒海”的狂风暴雨,一“下”就是几百年、几千年。雨水不停地流向低洼处,年复一年,日复一日,原始海洋就这样诞生了。此时的大洋水不仅严重缺氧,而且含有大量的火山喷发酸性物质,如HCL、HF、CO2等,具有较强的溶解能力。根据科学家对化石的研究,大约在39亿年前就形成了原始海洋。

从规模上来看,原始海洋的面积远没有现代海洋这么大。据估算,它的水量只有现代海洋的10%左右。后来,由于贮藏在地球内部的结构水的加入,原始海洋才逐渐壮大,形成了蔚为壮观的现代海洋。原始海洋中的水不像现代海水一样又苦又咸。现代海洋海水中的无机盐,主要是通过自然界周而复始的水循环,由陆地带入海洋而逐年增加的。可是,原始海洋中的有机大分子非常丰富,是现代海洋所无法企及的。

生命来自海洋

关于生命的起源,有多种不同版本的说法,最具代表性的有“团聚体说”、“类蛋白微球体说”、“来自星际空间说”等,每种假说都有一个共同之处,那就是都与水有关。

自古以来,生命的起源一直是生命学家所热衷的研究课题。现代科学的研究普遍认为生命起源于海洋,原因有二:一、水是生命体的重要组成和进行生命活动的基础物质;二、海洋为生命的诞生和繁殖提供了天然的庇护场所,丰富的海水能有效地遮挡紫外线,避免生命遭受损伤。

39亿年前诞生的生命,其概念只是单细胞生物,和现代细菌有着相似的结构。它们经过了1亿年的漫长演变,逐渐进化成为最原始的藻类——单细胞藻类,这就是最原始的生命。这些原始藻类不断地繁殖,进行大量的光合作用,吸收二氧化碳释放氧气,为生命的进化提供了有利条件。

就这样,原始的单细胞藻类又经过亿万年的进化,变成原始的海洋动物,如水母、海绵、蛤类、珊瑚、三叶虫、鹦鹉螺等,而脊椎动物的出现相对来说较晚,大约是在4亿年前。

那么,生物又是怎样出现在陆地上的呢?由于月球对地球巨大引力的作用,海洋出现潮汐现象。由于涨潮的时候水位上升,海水不断地拍击、冲刷海岸,就会将一些生物冲到岸上;退潮时,大片的浅滩又暴露在阳光下。这样在海陆交界处就形成了一条潮间带(本书第三章会详细讲述潮汐现象)。与此同时,臭氧层逐渐形成,这样就阻挡了紫外线对陆地的直射,为海洋生物的登陆创造了条件,原先生活在海洋中的某些生物,经历潮涨潮落的不断磨练后,一些生物就慢慢适应了陆地的生活。当然,也会有一些原始的生命在这个过程死去,而经过无数严酷考验最后留在陆地上的生命,就会不断为适应新环境而进化。约在2亿年前,爬行类、两栖类、鸟类相继出现,地球上生命的种类开始多样化。

地球上所有哺乳动物都是在陆地上诞生的。后来由于自然条件的变化等原因,它们中的一部分又重新回归到海洋中,如鲸和豚。还有一部分在经过自然界的众多剧变后,仍然顽强地存活在陆地,并逐渐发展壮大。直到300万年前,作为高级的生命体人类便诞生了。因此,研究生命起源的学者把海洋称作“生命的摇篮”。

海洋中的各种岛屿

海洋中的岛屿

根据形成的原因不同,海洋岛可分为大陆岛、火山岛、珊瑚岛和冲积岛。

大陆岛

什么是大陆岛呢?大陆岛其实最初也属于大陆,多分布在离大陆不远的海洋上。大陆岛的形成主要是陆地局部下沉或海洋水面普遍上升,下沉的陆地、地势较低的地方被海水淹没,高的地方仍露出水面。露出水面的那部分陆地,就成为海岛。我国的舟山群岛、台湾岛、海南岛以及沿海的一些小岛,都是这种类型的岛。还有一些大陆岛是历史上大陆在漂移过程中被甩下的小陆地,如新西兰、马达加斯加岛等。大陆岛也有大小之分。但世界上的大岛都是大陆岛。如格陵兰岛、伊里安岛、加里曼丹岛、马达加斯加岛,是世界上的四大岛。

在地貌上,大陆岛与大陆的特征十分相似。在我国的山东半岛和辽东半岛的丘陵海岸,地势不是特别高,所以附近的海岛海拔也不太高,面积也都不超过30平方米。而在山峰纵横的东南沿海,海岛不仅多,而且海岛的海拔、面积也较大。我国面积大于100平方公里的大岛几乎都分布在这里。在美丽广阔的大岛上,有平原、丘陵和山地,远望山峦叠起,近看悬崖陡壁,山峰直刺青天。如:海南岛的五指山山脉,海拔为1867米;台湾岛的台湾山脉,海拔在3000~3500米。

火山岛

由海底火山喷发物堆积而成的岛屿称为火山岛。海底火山熔岩不断堆积,直到厚度颇大,最终突出在海面上。火山岛按照其性质可分为两种类型,一种是大洋火山岛,它与大陆地质构造没有联系;另一种是大陆架或大陆坡海域的火山岛,它与大陆地质构造有联系,但又与大陆岛不同,是介于大陆岛大洋岛之间的一个过渡类型。

火山岛大多分布在环太平洋地区,著名的火山岛群有阿留申群岛、夏威夷群岛等,其中,构成夏威夷群岛的熔岩堆,要足足高出大洋底9700米。

在我国,火山岛并不多见,总数不过百十个左右,主要分布在台湾岛周围;在渤海海峡、东海陆架边缘和南海陆坡阶地仅有零星的几个。台湾海峡中的澎湖列岛(花屿等几个岛屿除外)是以群岛形式存在的火山岛;台湾岛东部陆坡的绿岛、兰屿、龟山岛,北部的彭佳屿、棉花屿、花瓶屿,东海的钓鱼岛等岛屿,渤海海峡的大黑山岛,细纱中的高尖石岛等,都是孤立于海洋中的火山岛。它们都是第四纪火山喷发而成,形成这些火山岛的火山现在都已经停止喷浆。

火山所喷发出的熔岩一边堆积增高,一边从火山口宁静溢出,好像煮沸的米汤从锅里沸泻出来一样,使火山岛形成圆锥形的地形,被称为火山锥。它的顶部为大小、深浅、形状不同的火山口。火山喷发的地方大多都会形成地势崎岖的丘陵。我国的火山岛主要是玄武岩河安山岩火山喷发形成的。玄武岩浆粘度较稀,喷出地表后,向外流淌,由此形成的火山岛的坡度较小,面积较大,高度较低,其表面是起伏不大的玄武岩台地,如澎湖列岛。安山岩属中性岩,岩浆粘度较稠,喷出地表后,流动较慢,并随温度的下降而迅速凝固,碎裂的岩块从火山口向四周滚落,形成地势高峻、坡度较大的火山岛,如绿岛和兰屿。如果火山喷发量大,次数多,时间长,火山岛的高度和面积自然而然也会随之增大。

经过多次复活喷发、崩塌,以及很多年风化剥蚀形成,岛上岩石破碎并逐步土壤化,因而火山岛会出现动物和植物。因成岛时间、面积大小、物质组成和自然条件的差别,火山岛的自然条件也并都是相同的。澎湖列岛上土地瘠薄,常年吹着狂风,植被稀少,岛上景色单调。绿岛上地势高峻,气候宜人,树木花草漫山遍野,海上风光异彩纷呈。

珊瑚岛

珊瑚岛是海洋岛的一种。大多分布在热带海洋中,它的形成与大陆的构造、岩性、地质演化历史无关,因此,珊瑚岛和火山岛被人们合称为大洋岛。

珊瑚岛是由海洋中的珊瑚虫遗骸构成的岛屿。珊瑚虫死后,其身体中所含的胶质能把各自的骨骼结在一起,一层粘一层,天长日久就了礁石。珊瑚岛的外表覆盖着一层磨碎的珊瑚粉末——珊瑚砂和珊瑚泥。按其形态划分,可将珊瑚岛分为岸礁、堡礁和环礁三种类型:岸礁沿大陆或岛屿岸边生长发育,形状似长条,主要分布在南美的巴西海岸及西印度群岛;堡礁又称堤礁,是离岸距离较远的堤状礁体,与岸之间有泻湖分布,最为著名的就是澳大利亚东海岸外的大堡礁;环礁分布在大洋中,它的形状多样化,但最多的还是环状,主要分布在太平洋的中部和南部,而且多是群岛。

冲积岛

冲积岛也称冲击岛。它是陆地上的河流携带着泥沙流向海里,沉淀下来形成的海上陆地。陆地的河流流动速度比较快,带着上游冲刷下来的泥沙流到宽阔的海洋后,流速就会变得缓慢,泥沙就沉积在河口附近,久而久之,越积越多,逐步形成高出水面的陆地,也就是冲积岛,它有“海中田园”的美称。

世界上许多河流入海处都会产生一些冲积岛。我国共有400多个冲积岛,地处我国长江口的崇明岛,是我国乃至世界上最大的河口冲积岛。我国第二大冲积岛是湖北枝江长江中的百里洲。冲积岛的地质构造与河口两岸的冲积平原相同。冲积岛地势低平,它的四周环绕着许多滩涂。

形成冲积岛的原因各不相同。我国长江口的沙岛是由于涨落潮流不一所致,形成暖流区,是泥沙不断堆积而形成的。珠江口沙岛成因不一,有的是因河心滩发育而成;有的是由于河流中油岩岛阻挡产生河汊,在河汊流速较慢的一侧泥沙沉积而成沙垣,再逐渐形成沙岛;有的由河口沙嘴发育而成,最典型的是台湾岛浊水溪三角洲外的一系列沙岛;还有一种是由波浪侵蚀沙泥海岸,从海岸分离出小块陆地,也成了冲积岛,不过这种冲积并不多见。

我们知道,冲积岛主要由泥沙形成,因此它的结构比较松散,性质不稳定。如果周围的水流条件发生改变,岛的面积就会随之涨大或缩小,形态也会变化。河口地区的冲积岛,每逢遇到强潮倒灌或洪水倾泻,强烈的冲蚀会使岛四周形态发生改变。大多数情况下,在冲积岛屿河流和潮流平行的两边,总是一边经受侵蚀,一边逐渐淤积,日积月累,便形成长条形岛屿;有的冲积岛会冲蚀消失;有的岛屿则会不断成长,最终与陆地形成一体。

冲积岛的地貌形态比较简单,地势平坦,海拔只有几米,有些有绿荫覆盖,有些则是满目黄沙。在土壤化较好的冲积岛上,也可以种些林木、绿草或庄稼来保护岛屿。

海峡与海湾

广袤无垠、浩瀚辽阔的海洋上,分布着星罗棋布、景色美丽的海岛和风急浪高、有“海洋咽喉”之称的海峡。在海洋的边缘,又分布着众多水深浪小、有“海上走廊”之称的海湾。在自然地理上,海峡和海湾是两个重要的组成部分,同时也与人类的生活密切相关。

海洋咽喉——海湾

海湾

三面被大陆环绕,另一面为海,就是我们所说的海湾。

三面被大陆环绕,另一面为海,就是我们所说的海湾,它的形状呈U形或圆弧形。通常以湾口附近两个对应海角的连线作为海湾最外部的分界线。地球上有大大小小、数量众多的海湾,如我国的辽东湾、渤海湾和杭州湾等,世界范围内如波斯湾、孟加拉湾和墨西哥湾等。海湾所占的面积通常要比峡湾大,它的深度和宽度一般由外海或大洋向内陆方向呈递减趋势。

海湾广泛分布于北美洲、欧洲和亚洲沿岸。在名称上,有的海和湾不加区别,如阿拉伯海其实是海湾,墨西哥湾其实是海。一般情况下,海湾内的水体相对平静,风浪波动小,泥沙堆积较多。所以,海湾是海洋渔业资源较为丰富的区域,也是人类开发旅游行业的重要阵地。

海湾是如何形成的呢?主要原因有:①由于伸向海洋的岩海岸带性软硬程度不同,较软的岩层会因为受到侵蚀而向陆地凹进,逐渐形成了海湾;坚硬部分向海突出形成岬角。②当沿岸泥沙纵向运动的沉积物形成沙嘴时,会遮挡住海岸带一侧,从而呈凹形海域。③当海面上升到一定高度时,海洋水流向陆地,岸线变曲折,凹进的部分就会形成海湾。海湾由于两侧岸线的遮挡,在湾内形成波影区,使波浪、潮汐的能量降低。沉积物在湾顶沉积形成海滩。当运移沉积物的能量不足时,这些沉积物会在湾口、湾中形成拦湾坝,分别称为湾口坝、湾中坝。

海上走廊——海峡

台湾海峡的美丽风光

海峡的地理位置特别重要,不仅是交通要道、航运枢纽,而且历来是兵家必争之地。

海峡是指海洋中相邻的两片海之间的宽度较窄的水道。海峡一般水较深,水流较急,且多涡流。海峡的地理位置特别重要,不仅是交通要道、航运枢纽,而且历来是兵家必争之地。因此,它又有“黄金水道”之称。据统计,全世界共有海峡1000多个,其中适宜于航行的海峡约有130多个,交通流量较大的有40多个。

形成海峡的主要原因是,海水通过地峡的裂缝经长期侵蚀,或海水淹没下沉的陆地低凹处而形成的。海峡内的海水温度、盐度、水色、透明度等水文要素变化较大。海流有的由左、右侧流入或流出,有的由上、下层流入或流出。由于海峡中具有不同海区的两种水体,因此,上、下或左、右两海区的水文要素差别很大。海峡底质多为坚硬的岩石或沙砾,很少堆积细小的沉积物。

边缘海、陆间海、内海

根据海洋所处的位置,我们可以将其分为陆间海、内海和边缘海。人们经常将这三个概念混淆,其实它们有着很大的区别。

边缘海

边缘海又称为陆缘海

边缘海又称为陆缘海。位于大陆和大洋的边缘,其一侧以大陆为界,另一侧以半岛、岛屿或岛弧与大洋分隔,但水流交换通畅的海称为“边缘海”。如黄海、东海、南海、白令海、鄂霍次克海、日本海、加利福尼亚湾、北海、阿拉伯海等。按板块构造学说,边缘海属于弧后盆地,它的轮廓受构造控制。

1.黄海

黄海是太平洋西部的一个边缘海,它西临山东半岛和苏北平原,东边是朝鲜半岛,北边是辽东半岛,西有胶州湾、海州湾,东有朝鲜湾和江华湾,是中国大陆与朝鲜半岛之间的陆架浅海。黄海南北长870公里,东西宽556公里,总面积约38万平方公里。

黄海海面骤然开阔,因为古时候黄河水流入,江河搬运来大量泥沙,使得黄海近岸的海水染成了黄色,所以它就被称为黄海。汇入黄海的河流主要有淮河水系,中朝界河鸭绿江和朝鲜的大同江。黄海的水温年变化为15℃~24℃,比渤海要小。黄海因受大陆径流的影响,盐度较低,大约为32‰。

黄海正好是寒暖流交汇的地区,水产十分丰富。沿岸地势平坦,面积宽广,适宜晒盐。例如,著名的长芦盐区、烟台以西的山东盐区以及辽东湾一带,都是中国重要的产盐区。黄海还盛产海参、牡蛎、马蹄螺、金枪鱼、红鱼、鲨鱼、大龙虾、梭子鱼、墨鱼、鱿鱼等热带名贵水产。

2.日本海

日本海是太平洋西部的边缘海。它位于日本群岛和亚洲大陆之间,南经朝鲜海峡与东海相通,北经宗谷海峡与鄂霍次克海相连,东经关门海峡与濑户内海相接。日本海呈椭圆形,南北长2300公里,东西宽1300公里,平均水深1350米,最大深度3742米,容积171.3万立方公里,总面积约100万平方公里。日本海海底主要是海盆和峡谷。日本海海底有一条日本海沟,它位于日本群岛东部深邃的海底洼地,它的深度非常大,其北部的塔斯卡罗拉海渊最深处达8513米,被全世界公认为是海洋最深点。

3.阿拉伯海

阿拉伯海是印度洋西北部的一个边缘海。整个海域岛屿不多,沿海地区大陆架面积狭小,仅印度半岛沿岸较为宽阔。阿拉伯海平均水深2734米,最深处5203米,总面积约386万平方公里。印度河是流入该海的最大河流,同时它也是海上东西交通要道。

阿拉伯海海水含盐度会跟随季节而变化,一般在雨季小于35‰,在旱季大于36‰。沿岸大陆架蕴藏有数量较大的石油与天然气。海中的生物资源也很丰富,鱼类主要有鲭鱼、沙丁鱼、比目鱼、金枪鱼和鲨鱼等,可供人们食用。

陆间海

顾名思义,陆间海是位于两个大陆之间的海,如地中海、红海就是陆间海。从海洋学上讲,陆间海是指具有海洋的特质,但被陆地环绕,形成一个形似湖泊但具海洋特质的海洋,一般与大洋之间仅以较窄的海峡相连。由于无法与大洋深处的海水相互流通,陆间海的海流产生的原因与一般海流不同,它受海水温度和盐度的影响,而不受风向的影响。

陆间海可分为两种类型:

外流型:这种类型的海水因蒸发盐度较高,比外面的海水高时,外面较淡的海水在表面流入,较咸的海水在底层流出。

内流型:这种类型的海水因降水和河流流入盐度下降,比外面的海水低时,外面较咸的海水在底层流入,较淡的海水在表面流出。深水的流入根本无法为海底提供充足的氧气。

内海

内海小岛的美丽景色

内海包括两个概念,从自然地理上讲,内海是指伸入大陆内部的海。通常这样的海面积不太大,仅有狭窄的水道与大洋或边缘海相通,而且海水较浅,它的水文特征会因为周围大陆气候的变化而受到影响。

从政治地理上讲,内海是一个国家内水的一部分,它包括各海港、领海基线以内的海域,以及为陆地所包围但入口较狭的海湾和通向海洋的海峡。内海是一个国家神圣不可侵犯的领土,沿海国有权关闭内海,不让其他国家的船只进入,或规定进入内海必须遵守的规则。我国山东半岛与辽东半岛之间的渤海、雷州半岛与海南岛之间的琼州海峡是中国的内海。渤海既是自然地理上的内海,又是政治地理上的内海;而琼州海峡仅仅是政治地理上的内海。

海水的性质

清澈的海水

海水体以及海洋中的各种组成物质,构成了对人类生存和发展有着重要影响的海洋环境。

海水是地球上最主要的水体,是全球水循环的主要起点和归宿,也是各大陆外流区的岩石风化产物最终的聚集场所。海水体以及海洋中的各种组成物质,构成了对人类生存和发展有着重要影响的海洋环境。

海水的化学性质

我们知道,关于海水的历史,可以追溯到地壳形成的初期。在漫长的岁月里,由于地壳的不断变化和广泛的生物活动,影响着海水化学成分的性质。

1.海水的化学成分

海水是一种混合溶液,它的成分非常复杂。它所包含的物质大体可分为三类:①溶解物质,包括各种盐类、有机化合物和溶解气体;②气泡;③固体物质,包括有机固体、无机固体和胶体颗粒。在所有的海洋水中,有96%~97%是水,3%~4%是溶解于水中的各种化学元素和其他物质,这些元素又可分为许多种类。

迄今为止,从海水中共发现80多种化学元素,但其含量差别很大。主要化学元素是氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、硅、氟共12种,含量约占全部海水化学元素总量的99.8%~99.9%,它们被称为海水的大量元素。其他元素在海水中所占的比例非常小,都在1mg/L以下,它们被称为海水的微量元素。海水中的化学元素有一个最大的特点,那就是上述12种主要离子浓度之间的比例几乎不变,因此称为海水组成的恒定性。它对计算海水盐度能起到很大的作用。溶解于海水中的元素大多数以盐类离子的形式存在。海水中主要的盐类含量差别很大。其中,氯化物含量最高,占盐类总量的88.6%,其次是硫酸盐,占总量的10.8%。

那么,海水中的盐分又是来自哪里呢?它主要来源于两方面:一是河流从大陆带来。奔腾不息的河流在流入大海时,也将其所溶解的盐类输送到了海洋里,其成分虽与海水有所差别(海水中以氯化物为最多,河水中主要以碳酸盐为主),但是,因为碳酸盐的溶解度小,流入海洋中能够很快深沉。另一方面,海洋生物大量地吸收碳酸盐构成骨骼、甲壳等,当这些生物死后,它们的外壳、骨骼等就沉积在海底,这么一来,就会大大降低海水中的碳酸盐含量。硫酸盐的收支近于平衡,而氯化物消耗最少。久而久之,由于生物作用的结果,海水中的盐分与河水就出现了明显的区别。二是海水中的氯和钠由岩浆活动中分离得来。这从海洋古地理研究和从古代岩盐的沉积,以及最古老的海洋生物遗体都可证实古海水也是咸的。总的来说,这两种来源是相辅相成、相互配合的。

2.海水的盐度

所谓海水盐度,是指海水中全部溶解物质与海水重量之比,通常以每千克海水中所含的溶解物质的克数来表示。世界大洋的平均盐度约为35‰。海洋中的总盐量一般都是比较固定的。但是,在不同的海区和同一海区的不同时刻,其盐度是不同的。就海洋表面而言,盐度主要受降水量、蒸发量的影响。蒸发使海水浓缩,降水使海水稀释。降水量比蒸发量大的海区,一般盐度较小,反之盐度较大。

在世界大洋中,副热带海区的盐度最大,其中大西洋在37‰以上,南太平洋在36‰以上,北太平洋在35.5‰以上,印度洋为35‰。靠近赤道和高纬度的海区,盐度会逐渐减小,南极海区小于34‰。最高盐度值和最低盐度值通常会出现在大洋边缘的海域中,如红海北部高达42.8‰,波罗的海的含盐度只有15‰,其北部的波的尼亚湾含盐量更低至3‰左右,称为淡化海。我国渤海的含盐度是24‰左右。

3.海水中的气体

海水中的气体成分主要以氧和二氧化碳为主。海水中的氧主要来自大气与海生植物的光合作用。海水中的二氧化碳主要也来自大气与海洋生物的呼吸作用及生物残体的分解。因此,海水中的氧气和二氧化碳的含量与大气中的含量和海洋中生物的多少,有着密切的联系。

当海洋中的植物生长茂盛,光合作用强烈时,水中的溶解氧含量多,二氧化碳少;当生物残体多,植物光合作用较弱时,水中二氧化碳含量多,氧含量少。当海水的温度增高时,海水中的氧含量减少;当水温下降时,海水中的氧含量就会增多。

海水中二氧化碳的溶解度十分有限,但海洋中的植物能够消耗大量的二氧化碳,而且在微碱性环境中,海水中二氧化碳与钙离子结合,还会生成碳酸钙沉淀。这么一来,大气中的二氧化碳就会不断地溶于海水中,故海洋上或海岸边的空气总是无比新鲜。从这个角度来说,海洋可说是地球气候的巨大调节器。

海水的物理性质

海水的物理性质主要包括温度、密度、透明度、海冰等。现简述于下:

1.海水温度

海水温度是度量海水热量的一个重要指标,也是海洋热能的一种表现形式。海洋热能不仅驱动大部分的大洋环流,而且还制约着海洋生物系统运转的速率。海洋热量的收入,主要是来自太阳辐射的热量。有研究表明,到达海面的太阳总辐射的年总量达12.6×1020~13.6×1020kJ。其中8%的热量被反射回大气,其他的全部被海水所吸收。海洋表面年平均温度在-2℃~30℃,全球海洋年平均水温为17.4℃,相比全球年平均气温,要高出3.1℃。

在一年四季中,海洋表层的温度并不稳定。一般来说,低纬度海区的水温,要高于高纬度海区的水温。同一海区的水温,在夏季高些,冬季低些。赤道海区的水温是最高的。太平洋西部赤道两侧为最高,形成著名的西太平洋暖流。海洋温度除有水平差异外,还会向深层逐渐降低,但上层降温快,下层降温慢,甚至趋向均匀。温度随深度而迅速降低的大洋水层称为温跃层,它是生物以及海水环流的一个重要分界面,它通常位于海面以下100~200米处。

2.海水密度

所谓海水密度,就是指单位体积内所含海水的质量。海水的密度要大于淡水的密度,约为1.022~1.028g/cm3,之所以比淡水的密度大,原因就是海水中含有许多溶解盐类。此外,海水会随着温度、盐度和气压的变化而变化。温度升高时密度减小,盐度增加时密度增大,气压加大时密度增大。这就是三者对海水密度的影响。

此时你可以想象一下,假设有一艘轮船从长江口进入大海,会发生什么样的情况呢?很明显,不管是在长江还是在大海,同一艘轮船所需要的浮力都是相同的,都等于它的重量,不同的是需要排开液体的体积不同,由于海水的密度比淡水大,所以,只要排开较少体积的海水,就能获得同样的浮力,也就是说,轮船从长江进入大海时船体会自然而然地向上浮。

3.海水的透明度

自然世界中,并非所有的海水都是清澈透明的,有些地方的海水清澈透明,阳光可以照射很深,而有些地方的海水则比较混浊,阳光只能照射到很浅的海水。为了表示不同海域的海水能见程度,科学家们引进了透明度的概念,即透明度就是表示海水透明程度的一个量,它是人们衡量海水光学性质的重要参考。

那么,该如何测量海水的透明度呢?首先要准备一个直径为30厘米的白色圆板,任何材质都可以,但要保证它能沉入水中,这种圆盘被称为透明度盘。其次在圆盘上系一根绳子,并在绳子上做好长度标记。然后把圆盘放入水中,让它缓慢沉下去,不要让圆盘过度倾斜。仔细观察沉入水中的白色圆盘,直至看不见时,记下圆盘在水中的深度,这就是该处海水的透明度,也可以说是能见度深度。

海水的透明度会受到多种因素的影响,如海水的颜色、水中悬浮物、浮游生物、海水的涡动、入海径流,甚至天空的云量等。

一般远离海岸的海水透明度较高,靠近大陆的海水透明度较低。世界各大洋的透明度值并不是一样的,平均来说,太平洋的水透明度比大西洋和印度洋的水要高。

4.海冰

淡水结冰是在0℃,海水因含盐度较高,冰点要低于淡水。随着海水中含盐量的增大,海水的冰点降低,这是海水不易结冰的原因之一。另一个原因是海水密度最大时的温度低于淡水密度最大时的4℃,且随着盐度的增大而降低。所以,海水结冰的过程较为缓慢。

海冰形成的过程非常复杂。从物理学上讲,寒冷的天气使表层海水散失热量,随之海水温度降低、密度增大,于是海水产生下沉,而底层海水密度偏小,便要上升到表层。这样海水的垂直的对流过程开始进行,对流会使整个水体的密度保持稳定。当海水对流停止时,海水就会逐渐结成冰。

海底的盆地——大洋盆地

海洋深处并不像海面那样善变,一会儿风平浪静,一会儿波涛汹涌。海底的变化漫长而深刻。在海洋的底部有许多低平的地带,周围是相对较高的海底山脉,这种类似陆地上盆地的构造称为大洋盆地,简称为海盆或者洋盆。它是构成大洋底的主要部分,深度一般在2500~6000米。

形成原因

在现代社会上,深海钻探技术已提高许多,通过深海钻探可以了解到海底沉积物的类型和变化。根据实际钻探的结果显示,世界各大洋洋底的地壳都很年轻,一般不超过1.6亿年。我们知道,海洋的年龄距今已有18亿年。地球上的海洋如此古老,为什么大洋洋盆的盆底这么年轻呢?这个问题一直是人们心中一个疑惑,直到大陆漂移说再次盛行。大陆漂移说的创始人魏格纳说:“2亿年前曾经存在一块联在一起的古大陆,在古大陆的周围存在着一个泛大洋,后来古大陆分裂成几个大碎块,并且各自漂移到现在地球上大陆的位置。如今的太平洋比古代的泛大洋已经缩小了很多。”通过科学家的解释我们明白,大洋的盆底从中间裂开,裂开处涌出大量炙热的岩浆,遇到冰冷的海水后立即凝固形成岩石。裂口处不断涌出岩浆,将新的地层把先前生成的岩石地层向周围挤压推移,经过上亿年的演变,就形成了现在这种海底年龄周边岩石的年龄最大,而洋底岩石的年龄最小的情况。其实,这个地壳演变过程从地球诞生起就一直没有停止过。在漫长的地质年代里,那些塌陷的部分逐渐形成了我们现在看到的大小不一的海盆。

各洋盆的特点

太平洋洋盆是地球上最大、最深的洋盆,分布于亚洲、大洋洲、南极洲和美洲之间。包括属海的面积为18134.4万平方公里,不包括属海的面积为16624.1万平方公里,约占地球总面积的1/3。从南极大陆海岸延伸至白令海峡,跨越纬度135°,南北最宽达15500公里。它是印度洋和大西洋面积的总和。

大西洋洋盆是世界第二大洋盆,也是世界上最长的洋盆,分布于欧洲、非洲和美洲之间,南连南极洲,北接北冰洋,形状细长,呈S形弯曲。

印度洋洋盆是世界上最为复杂的,分布于亚洲、非洲、大洋洲和南极洲之间,形状扁平,东西长、南北短,大部分位于赤道周围。

北冰洋洋盆分布于欧亚大陆和北美大陆之间,基本上以北极为中心。北冰洋的洋盆基本都呈椭圆形。

坡上的冲沟——海底峡谷

海底峡谷

海底峡谷的规模比陆地上穿过山脉的山涧峡谷还要壮观。

如果有幸乘潜水器来到海底,你会发现从大陆架顺着大陆的斜坡散布着一道道裂谷,这就是海底峡谷,又称水下峡谷。峡谷蜿蜒弯曲,有支谷岔道,谷底向下倾斜,往往从浅海陆架或陆坡上部,一直延伸到水深达2000米以上的陆坡底部。它的规模比陆地上穿过山脉的山涧峡谷还要壮观。

海底峡谷概述

海底上的谷地同陆地上的峡谷是多方面原因形成的,因此并不是每种海谷都能称为海底峡谷。海底峡谷的横剖面呈V或U形。谷壁险峻且带有阶梯状陡坎,谷底有小盆地及高低不等的横脊,大多数峡谷蜿蜒带有分支,谷壁上有大量岩石显露,大多数峡谷都切割在花岗岩层或玄武岩层中,只有少数是直线形轮廓。

少数海底峡谷延伸至大陆架与河流相连接,具有河谷的特征。其的形成主要依靠构造因素与海底浊流的侵蚀作用。大陆坡的海底是地壳最活跃的地带,在形成大陆坡过程中有一系列阶梯状断裂及垂直大陆坡走向的纵向断裂构成海底峡谷的雏形,之后经过浊流及海底滑坡的修饰改造,就形成了现在的模样。

常有许多支谷汇入海底峡谷,使其呈树枝状,但也时有基岩露头。大多数谷壁高出谷底数百以至上千公尺。海底峡谷长度最长的高达320公里以上,不过一般都小于48公里,延伸到大陆坡最陡部分的坡麓以外。有的海底峡谷宽度与深度相等。切割最深的海底峡谷——巴哈马峡谷,其谷壁高差达4400米,是陆上的大峡谷难以相比的。海底峡谷的谷底坡降比陆上峡谷为大,平均约为每公里57公尺。许多海底峡谷近岸谷首的坡度很大,有时达45°。据潜水舱在一个海底峡谷中2100公尺以下深度观察:多见直立、甚至垂悬的谷壁;谷壁常有沟槽或磨光面,宛如被冰川所研磨;谷底常覆盖大砾石或其他粗粒沉积,局部地方基岩裸露;据遥控摄影,有些地方在3公里以下尚有波痕。

海底峡谷的类型

从物理特征来讲,海底峡谷分为以下四种类型。

1.海底扇形谷

这种类型的峡谷谷口向外扩张,主要组成部分是海底沉积物。沉积多为扇面形,在许多情况下,这是海底峡谷谷底的延伸。扇形谷的另一特征是谷壁两侧陡峻,高度约为200米。

2.陆架沟渠

这种类型的峡谷是一种穿过大陆架的较浅的谷地,它们的谷壁高度一般在183米以下,而且沟渠多分布在一些大陆架边缘的盆地处。事实上,这种陆架沟渠在海洋底部并不多见。其中,纽约市北郊的哈得逊沟渠、英吉利海峡中的赫德海沟、爱尔兰海中的圣乔治沟渠等是较为典型的。

3.冰蚀槽

这种类型的峡谷多在冰川侵蚀海岸外的大陆架上,其深度通常高于183米。冰蚀槽的底部有一些面积很小的盆地和一些分支。一般冰蚀槽宽度为80公里左右,深度在500~600米。最具代表性的冰蚀槽是劳伦琴冰蚀槽,它从圣劳伦斯湾开始,延伸1000多公里,交汇于萨格纳河外241公里的大陆架边缘处。

4.深海峡

这种类型的峡谷多分布于深海底,其剖面形状似槽形,它们的走向有的与大陆边缘平行,有的与大陆边缘交叉。最为人们所熟知的深海峡谷,是从格陵兰西海岸外出发,一直延伸到格兰德滩尖端外的洋中海峡谷。这条深海峡谷比它周围海底的深度还要深100米,宽度只有2.4~6.4公里。

海底峡谷的成因

从古到今,人们对海底峡谷的形成原因一直是众说纷纭,学术界提出了假说,其中最具代表性的有以下几种。

最早的一种说法是,海底峡谷是海浪冲刷的结果。人们想象,海浪有无比巨大的能量,对海底一定会产生巨大的冲刷作用,于是就形成了海底峡谷。这个观点一经提出,立刻遭到了很多科学的质疑。他们认为,海浪不可能对海底产生如此大的侵蚀作用。我们知道,虽然海上狂风怒吼,波浪滔天,但几海洋底却是十分平静的。海浪对几百米之下的海底根本不会造成任何影响。

有些人认为,地震所引发的海啸侵蚀海底,从而形成了海底峡谷。但是,在没有受海啸袭击的地区也存在海底峡谷。再说,如此巨大的海底峡谷仅仅凭借海啸的冲击是无法形成的。可见,用海啸来解释海底峡谷的形成原因,这一说法是难以立足的。

还有这样一种假说,认为海底峡谷可能是由大陆架基底原始断裂不断演化而成的。虽然这一说法得到了很多学者的赞同,但它也仅仅是停留在推断上,没有足够的证据证明。

浊流侵蚀说是一种非常有代表性的说法。在20世纪四五十年代,荷兰海洋地质学家奎年,为了证明海底浊流具有强大的冲击力,用人工方法在水槽中做试验,模拟海底在清水底下流动的浊流,以证明自己的推断。1929年,纽芬兰海岸外的海底电缆在一夜之间沿陆坡向下依次折断。1952年,美国海洋地质学家通过研究发现,这次事件很有可能是强大的海底浊流所为。同时,他们还根据海底电缆依次折断的时间,计算出这股浊流在坡度最大处流速高达28米/秒,在到达6000米的深海平原时,其流速不低于4米/秒,这也成为浊流侵蚀说的证据之一。后来,在大陆架的外缘、在海底峡谷谷底,人们发现有向下游移的砂砾和流痕。这种现象说明,海底峡谷中曾有强大的浊流通过。可是,浊流虽有较强的侵蚀能力,但毕竟海底峡谷的规模很大,单靠深海浊流,是否能切割出深达数百乃至数公里的海底峡谷,是很令人怀疑的。尤其是许多谷壁都是坚硬的岩石,要在这样环境下形成峡谷,也确实不是件容易之事。总之,尽管浊流可能是形成海底峡谷的重要原因,但它一定不是唯一的原因。

被大多数所认可的一种说法,海底峡谷是大陆坡上的沉积层在地震作用下沿大陆斜坡滑动时产生的沉积流的结果。在冰川时代,海平面显著下降,大陆架成为大面积的浅水区。受风暴和浪潮的影响,浅水区的泥沙被海浪卷起,形成比重较大的沉积层。这种沉积层由于地震的强烈作用,像一股巨大的激流,从大陆架流出,沿着大陆坡流到大洋底,而地壳繁发的地带又多在大陆坡,地壳的断裂就形成了海底峡谷的雏形。强大的海底沉积流顺着海底裂缝滑动,经过岁月的流逝与历史的演变,就形成了今天的海底峡谷。

海谷

在大洋深处,除了海底峡谷,还有其他一些海底谷。在大型三角洲前缘,有许多横剖面呈U形,谷身平直,分支稀少的谷地,称为三角洲前缘槽,其形成原因与海底峡谷相似。海底扇上的扇谷,也称深海谷,其深度一般较小,谷底相对平坦,谷壁缺乏基岩露头,通常是海底峡谷或三角洲前缘槽的向海延续。

有些深海谷可向上延展,走向通常平行于海岸线,例如由巴芬湾向南延伸至北美海盆的中大西洋深海谷。大陆坡上还有一些微微弯曲,支谷较少的浅小海谷,叫坡沟,它主要是由块体滑塌而形成。断裂下陷会形成一些槽形谷,特征为谷壁平直、底部宽阔。

海陆的过渡地带——大陆边缘

在海洋的底部,有险峻的高山和峡谷,也有广阔的平原和盆地,就像陆地一样连绵起伏。从地质学角度讲,海洋边缘的浅海区域,是被海水淹没的大陆,称作大陆边缘,它是厚而轻的陆壳与薄而重的洋壳之间的过渡地带。大陆边缘主要包括大陆架、大陆坡和大陆隆三个地貌类型,下面分别作以介绍。

大陆架

大陆架就是环绕陆地的浅海地带,通常被认为是陆地的一部分。又称为陆棚或大陆浅滩。它是指。大陆架的概念有自然的大陆架与法律上的大陆架之分,两者的含义有关联而又不同。

1.自然的大陆架

自然的大陆架其领域自海岸线(一般取低潮线)起,向海一侧延伸,直到海底坡度显著增加的大陆坡折处为止。陆架坡折处的深度约在20~550米之间,平均深度为130米,也有人把200米等深线作为陆架下限。大陆架平均坡度为0~0.7°,宽度差别较大,在数公里至1500公里间。全球大陆架总面积为2710万平方公里,约占海洋总面积的7.5%。陆架地形大多都较平坦,但偶尔也会出现小的丘陵、盆地和沟谷。除了上面部分基岩露出来,大部分地区都被泥砂等沉积物覆盖。大陆架是大陆的自然延伸,起先是海岸平原,后来因为海面上升而沉于水下,变成一片浅海。

大陆架的形成大多是因为地壳运动或海湾冲刷。地壳的升降运动使陆地下沉,淹没在水中,形成大陆架;海水冲击海岸,产生海蚀平台,淹没在水中,也会形成大陆架。大陆架多分布在太平洋西岸、大西洋北部两岸、北冰洋边缘等。倘若将大陆架海域的水抽干,使大陆架变成陆地,那么大陆架的面貌与大陆基本没什么区别。在大陆架上,有流入海洋的河流冲积而成的三角洲。在大陆架海域中,到处都能发现陆地的影子。泥炭层是大陆架上曾经生长植物的一个印证。泥炭层是指由泥炭形成的堆积层,它含有尚未完全腐烂的植物枝叶,其中有机物的含量极为丰富。黑色或灰黑色泥炭会像燃料一样熊熊燃烧。在大陆架上还会时不时地看到贝壳层,许多被压碎的贝壳堆积在一起,形成不同厚度的堆积层。大陆架上堆积的沉积物,大多都是陆地上的河流带来的泥沙,很少有海洋的成分。除了泥沙,奔腾不息的河流就像传送带,把陆地上的有机物源源不断地输送到大陆架。大陆架由于得到陆地上丰富的营养物质的供应,已变得十分富饶,这里盛产鱼虾,还有丰富的石油天然气储备。大陆架并不是固定不变的,随着地球的地质演变,它也会慢慢地发生改变。

2.法律上的大陆架

由于大陆架有着丰富的资源,所以对大陆架的划分和拥有权,一直以来都是颇具争议的话题。为此,《联合国海洋法公约》中规定,沿海国的大陆架包括陆地领土的全部自然延伸,其范围扩展到大陆边缘的海底区域,如果从测算领海宽度的基线(领海基线)起,自然的大陆架宽度不足200海里,通常可扩展到200海里,或扩展至2500米水深处(二者取小);如果自然的大陆架宽度超过200海里而不足350海里,则自然的大陆架与法律上的大陆架重合;自然的大陆架超过350海里,法律的大陆架最多扩展到350海里。大陆架上的自然资源主权归沿海国所有,但在相邻和相对的沿海国之间,具体如何划分仍存在一些问题。

大陆坡

大陆架下面的部分,坡度明显增加,深度也急剧加大,直到2000~3000米的深度,这个较陡的斜坡,就是大陆坡。它仿佛是一个盆子的周壁,又像是一条长长的带子缠绕在大洋底的周围。它是大陆架伸向海洋的过渡地带,宽度大约在20~100公里,总面积和大陆架相差无几。大陆架与大陆坡合在一起被称为大陆边缘。

大陆坡是如何形成的呢?据上面的介绍我们可知,陆坡是轻而浮起的大陆和重而深陷的洋底之间的接触过渡地带。随着大陆慢慢裂开后,其间会形成狭窄的小海洋。根据地壳均衡原理,新生洋壳的高度要比两侧大陆低,如此一来,必然会在大陆与新洋底之间形成陡峭的新生陆坡。大西洋型大陆边缘的陆坡,曾经就是中生代以来联合古陆破裂形成的地块边壁,此后在海底扩张、大陆漂开和边缘下沉的过程中,由于长期侵蚀逐渐塑造而成。生成不久,还没有被外力作用强烈改造的陆坡,沉积盖层微薄,构造地形与火山地形非常显著,坡度较陡。发育成熟的大西洋型陆坡,不规则的原始地形覆盖了厚厚的沉积层,坡度下降。在太平洋型大陆边缘,陆坡的发育与板块的俯冲或仰冲作用有关,陆坡下部可有俯冲刮削作用形成的增生混杂岩体,褶皱、断裂明显,地形复杂多样。

如果按照地形特点分,大陆坡有两种。一种是地形较为单一、坡度较为均衡,像北大西洋沿北美、欧洲及巴伦支海等地的大陆坡。这类大陆坡上半部是个陡壁,岩石裸露缺乏沉积物,向下大约2000米深处,大陆坡的坡度突然缓和起来,深度逐渐增加,成为一个上凹形的山麓地带。在大陆坡的斜面上,有一组平行的“海底峡谷”,把大陆坡分为两半。另一种大陆坡地形复杂,坡面凹凸不平,主要分布于太平洋。南海的大陆坡就是这种类型,坡面呈阶梯型,是一些棱角状的顶平壁陡的高地,与一些封闭的平底凹地交替着分布。平顶高地上有一些粗大的砾石岩屑,而平底凹地里堆积着一些沙子、石块和软泥。这类大陆坡上的海底峡谷谷底也呈阶梯型。除了以上两种类型外,大河河口外围的大陆坡,坡度较为平坦,整个斜坡堆满了河流带来的泥沙。

由于经常有河流经过,再加上海洋的作用,陆坡沉积物所含的有机物较为丰富,如果陆坡上有很厚的沉积层,通常具有良好的油气远景。陆坡区还有人类尚未开发的锰结核、磷灰石、海绿石等矿产。在陆坡一些上升流区,会形成自然的渔场。

大陆基

大陆基是大西洋型大陆边缘,又被称为大陆隆或陆基。是大陆坡坡麓附近各种碎屑堆积物的联合体总称。它一部分堆积在大陆坡上,另一部分覆盖着大洋底,通常分布在水深2000~5000米的地方,面积约为2000万平方公里,占海洋总面积5.55%,在无海沟分布的海区陆基发育较好。大陆基的坡度约为1∶100~1∶700,一般是上部较陡,下部较缓。除了被海底峡谷切开之处及少数海山外,地形大多较为平坦。浊流沿海底峡谷将大量陆源沉积物输送到陆隆地带,大陆基上还有滑塌沉积、等深流沉积、半远洋沉积等。大陆基的主要沉积物是粘土及砂砾,其中以中粉砂为代表。现代大陆基一般沉积速率约4~10厘米/千年。大陆基主要分布于大西洋、印度洋、北冰洋和南极洲的大部分周缘地带,也有少量分布在西太平洋边缘海盆地陆侧,如南海海盆的部分边缘。大陆基宽度不等,约100至数百公里,有的宽度已超过1000公里。

海沟

海沟是太平洋型大陆边缘。沿着岛弧和大陆海岸山脉外侧延伸分布的狭长深海洼地就是海沟。它多为弧形和直线形,分布在大洋边缘,与岛弧或大陆相邻。海沟是一种颇为壮观的海底地貌,长数百至5900公里,宽为40~120公里,水深多为6000~11000米。马里亚纳海沟深达11521米,为世界上最深的海沟,有人曾比喻说,把珠穆朗玛峰放进去,也不会露出水面。

绝大部分海沟呈不对称的“V”字形横剖面,洋侧坡(又称外壁)较缓,陆侧坡(又称内壁)较陡;沟坡上部较缓,下部较陡。平均坡度5~7°,例外的是,汤加海沟有的沟坡达45°。海沟斜坡地形十分复杂,切割较为强烈,有很多峡谷、台阶、堤坝和洼地等。沟底可被沉积物充填成相对较窄的平底,沉积物多属红粘土、硅质沉积,也有来自相邻大陆或岛弧的浊流沉积、滑塌沉积。厚度通常在1公里以下。海沟与洋盆之间,经常有随着海沟走向延伸的宽缓海底高地,高出洋盆底部200~500米,称为外缘隆起。海沟始终与板块俯冲的倾斜震源带伴生。板块的俯冲带动洋底下倾、陷落,从而地球上最低的地方——海沟就形成了。

大陆边缘的类型

按照地形及构造特征,可分为以下几种:①被动大陆边缘,也称大西洋型大陆边缘、稳定大陆边缘、离散大陆边缘和拖曳大陆边缘等。由陆架、陆坡和陆隆组成。地形平坦宽阔,无海沟发育。它位于板块内部,构造上相对稳定。主要分布于大西洋周缘,印度洋北、西部和东南部边缘,北冰洋及南极洲周缘。②活动大陆边缘,又称主动大陆边缘、太平洋型大陆边缘和汇聚大陆边缘等。其陆架狭窄,坡度较大,陆隆为深邃的海沟取代。地形复杂,凹凸不平,是漂移大陆的前缘,属板块俯冲边界。地震、火山的发生较为频繁,构造运动强烈。主要分布于太平洋周缘及印度洋东北缘。③转换型大陆边缘,也称剪切型大陆边缘,它的形成与沿转换断层的走向滑动有关。可以是活动的,以浅源地震为典型标志,常构成海脊与盆地间列的大陆边缘,如加利福尼亚湾沿岸。也可以是被动的,其陆架狭窄,如几内亚湾北缘。大陆边缘,特别是被动大陆边缘,是地球上最重要的沉积物集聚区,沉积量占海洋沉积物总量的50%还要多,含有丰富的油气等矿产资源,具有良好的勘探前景。

什么是海冰

海面上漂浮的海冰

海冰指直接由海水冻结而成的咸水冰,亦包括进入海洋中的大陆冰川(冰山和冰岛)、河冰及湖冰。咸水冰是固体冰和卤水(包括一些盐类结晶体)等组成的混合物,其盐度比海水低2~10‰,物理性质(如密度、比热、溶解热,蒸发潜热、热传导性及膨胀性)不同于淡水冰。海冰的抗压强度主要取决于海冰的盐度、温度和冰龄。通常新冰比老冰的抗压强度大,低盐度的海冰比高盐度的海冰抗压强度大,所以海冰不如淡水冰密度坚硬,在一般情况下海冰坚固程度约为淡水冰的75%,人在5厘米厚的河冰上面可以安全行走,而在海冰上面安全行走则要有7厘米厚的冰。当然,冰的温度愈低,抗压强度也愈大。1969年渤海特大冰封时期,为解救船只,空军曾在60厘米厚的堆积冰层上投放30公斤炸药包,结果还没有炸破冰层。

海冰的分类和分布:海冰其按形成和发展阶段分为:初生冰、尼罗冰、饼冰、初期冰、一年冰和多年冰。按运动状态分为固定冰和浮(流)冰。前者与海岸、岛屿或海底冻结在一起,多分布于沿岸或岛屿附近,其宽度可从海岸向外延伸数米至数百公里;后者自由漂浮于海面,随风、浪、海流而漂泊。海水具有显著的季节和年际变化。北半球冰界以3~4月最大(面积约1100万公里2),8~9月最小(约700~800万公里2),流冰群主要绕洋盆边缘流动,多为3~4米厚的多年冰。南半球冰区以9月最大(面积1880万公里2),3月最小(面积约260万公里2),多为2~3米厚的“一冬冰”。海冰对海洋水文要素的垂直分布、海水运动、海洋热状况及大洋底层水的形成有重要影响;对航运、建港也构成一定威胁。中国渤海和黄海北部,每年冬季皆有不同程度的结冰现象,且冰缘线与岸线平行;常年冰期约3~4个月,盛冰期固定冰宽0.2~2公里;冰厚:北部多为20~40厘米,南部10~30厘米,对航行及海洋资源开发影响不大。

“海冰惹的祸”:漂浮在海洋上的巨大冰块和冰山,受风力和洋流作用而产生的运动,其推力与冰块的大小和流速有关。据1971年冬位于我国渤海湾的新“海二并”平台上观测结果计算出,一块6公里见方,高度为1.5米的大冰块,在流速不太大的情况下,其推力可达4000吨,足以推倒石油平台等海上工程建筑物。

海冰对港口和海上船舶的破坏力,除上述推压力外,还有海冰胀压力造成的破坏。经计算,海冰温度降低1.5度时,1000米长的海冰就能膨胀出0.45米,这种胀压力可以使冰中的船只变形而受损;此外,还有冰的竖向力,当冻结在海上建筑物的海冰,受潮汐升降引起的竖向力,往往会造成建筑物基础的破坏。1912年4月发生的“泰坦尼克”号客轮撞击冰山,遭到灭顶之灾,是本世纪海冰造成的最大灾难之一。我国1969年渤海特大冰封期间,流冰摧毁了由15根2.2厘米厚锰钢板制作的直径0.85米、长41米、打入海底28米深的空心圆筒桩柱全钢结构的“海二井”石油平台,另一个重500吨的“海一井”平台支座拉筋全部被海冰割断,可见海冰的破坏力对船舶、海洋工程建筑物带来的灾害是多么严重。