二、海底

(一)海底地貌

30 年前有关海深的资料还相当贫乏,人们不可能详尽了解海底地势起

伏。但近 30 年来情况发生了明显变化。海底对人类来说已不再是完全陌生的了。

海水之下的地面,和陆地一样是起伏不平的,有高山、深谷,也有广阔的平原和盆地。海底在靠近大陆、并作为大陆与大洋盆地之间的过渡地带的区域称为大陆边缘。在构造上大陆边缘是大陆的组成部分。大陆边缘主要包括大陆架、大陆坡和大陆隆三个地貌类型。在真正的大洋盆地中,除深海平原外,还有大洋中脊、大洋隆起等地貌类型。

1.大陆架大陆架是大陆的水下延续部分。它广泛分布于大陆周围,平均坡度只有 0.1°,其深度在低纬区一般不超过 200m,在两极可达 600m。宽度可以差别很大,在多山的海岸如佛罗里达东南岸外,几乎没有大陆架;而在

另一些地区,如西伯利亚岸外的北冰洋大陆架、阿拉斯加岸外的白令海大陆架及我国东海大陆架等,宽度却可达数百或一千公里以上。可见,大陆架是一个广阔平坦的浅海区。大陆架主要是第四纪冰川性海面变动和地壳运动相互作用造成的。断层、单斜构造、准平原沉陷于海底,也可以形成大陆架。 2.大陆坡大陆坡位于大陆架与深海底之间,它是大陆和海洋在构造上的

边界。宽 15—100 公里,深度最大可至 3200 米或更深,坡度约 3°—6°, 坡面上常有海底峡谷,故地表比较破碎。

  1. 大陆隆大陆坡下部与深海底之间,坡度转缓后形成的平缓隆起地带称为大陆隆(大陆基),水深 2000—5000 米,因地而异,宽度也变化很大, 由 80—1000 公里不等,其面积约占海底总面积的 5%。

  2. 边缘海沟边缘海沟是与大陆坡相邻的狭长深海凹地,通常与岛弧同时出现,延伸方向也与之一致,横剖面呈不对称 V 型,平均坡度 5°—7°,宽数十至 100 公里,长可达数千公里,深度往往在 6500 米以上,有现代火山活动并且是地震震源所在。

  3. 弧后盆地弧后盆地也是与岛弧相联系的地貌类型,也叫做边缘盆地。它是一种椭圆形或等轴状的表面平坦的深水盆地,位于岛弧内侧。其形成与地幔物质在岛弧内侧的上升导致海底微型扩张有关。

  4. 深海平原深海平原主要分布在4000—6000 米深度上,但最浅者仅2600

—3100 米,最深者则可达 6100—6900 米。一些深海平原表面近似水平或略呈波状起伏,坡度不超过 2′—5′。另一些深海平原上则因火山活动而有平顶丘陵和山岗突起,或因断裂作用而出现阶地及海沟。

  1. 大洋隆起大洋隆起具有复杂的形态,有的为块状山,如西北太平洋东南部的沙特斯基隆起;有的为线状山脉,如夏威夷海岭。它们把深海平原分隔成一个个盆地,其间的相对高度常可达 2000 米以上,甚至 4000 米。

  2. 大洋中脊大洋中脊是大洋盆地中最重要的地貌形态。其主体从北冰洋起,经大西洋、印度洋至东太平洋,一直延伸到阿留申深海盆地附近。总长度超过 80000 公里。不同部分分别有中北极隆起、中大西洋海岭、中印度洋

海岭、东太平洋海岭等名称。大洋中脊往往高出深海底 6000—8000 米,但其顶部距海面的深度颇不一致,有时甚至突出海面形成岛屿,如冰岛、亚速尔群岛等。大洋中脊系统并不完全连贯,而是常被转换断层切割成小段,相邻段落的中轴位移通常约数十至 100 公里,最大者达到 750 公里。中脊轴部

为相对深度 2000 米以上、宽 15—50 公里的裂谷。高峻的平行峰脊分布在裂

谷两侧,地势相当陡峭崎岖。图 4-41 表示太平洋底的巨型地形形态。

(二)海底沉积物

  1. 近海沉积近海沉积是指大陆架上的沉积。近海区由于深度不大,波浪和潮汐都有影响,堆积了大量较细的陆源物质;阳光可以照射到海底,光线和温度条件适合生物繁殖,故集中在这里的生物种类和数量都很多,化学沉

积物也比较容易聚集。所以近海区中,机械沉积、化学沉积和生物沉积都很重要。

  1. 机械沉积主要是河流、海浪和风搬运来的陆源物质,沉积物以中粒、细粒及泥质居多,很少有粗大的砾石。据估计,每分钟约有 30000m3 泥沙从河流中流入海洋。近海机械沉积物经过一定的分选,愈离开大陆颗粒愈细;沉积物具有明显的水平层理。

  2. 生物沉积近海区繁殖着大量浮游生物,如硅藻、腹足类、头足类和鱼类,还有生活在海底的珊瑚虫、石灰藻、软体动物等底栖生物,不仅种类多,数量大,繁殖速度也快。它们死亡后,一部分遗体混入机械沉积,一部分聚集形成单独的生物沉积。固结后即为石灰质砂岩、泥灰岩或石灰岩。珊瑚是石灰岩的特别积极的建造者。珊瑚只能在温度不低于 20℃,深度 80 米,盐度正常和比较清洁的海水中生长。

  3. 化学沉积河流带来的溶解物质是近海化学沉积最主要的物质来源。据估计,每年由河流带进海洋的溶解物质约 50×108 吨。当海水中的溶解物质达到过饱和时,这些物质便逐渐结晶,沉淀在海底。通常是铝、铁、锰的氧化物最先沉积,其次为磷酸盐、硅酸盐,最后是碳酸盐。但是碳酸盐在近海化学沉积物中占的数量最多,尤其是碳酸钙和碳酸镁,形成了大量的石灰岩和白云岩。

  1. 远海沉积深海区面积虽广,但沉积物不多。和近海区相比较,机械沉积的物质来源大大减少了。陆源物质很难到达深海,只有风吹来的少量微尘,洋流携带的细小物质,以及火山灰。由于没有定居生物,生物沉积也大大减少,只有少量硅质、钙质沉积。化学沉积的数量也比较少。

海洋沉积之区分为近海和远海两类,实际上表现了它的环陆分带性特征。在海洋中,沉积物的物质组成和粒度成分都随与陆地距离的增加而有规律的变化:陆源沉积物逐渐被生物沉积代替,粗粒物质逐渐转变为细粒物质,沉积速度也逐渐减小。但是,环陆分带性并不是海洋沉积物唯一的分布规律。现代海洋沉积分带性原理揭示,海洋沉积物的分布还受纬度地带性和垂直分带性影响。由于地理-气候特征对各种沉积因素起着决定性作用,因此,海洋沉积也随纬度而变化。高纬、中纬和低纬区水热状况的差异,决定了向大洋搬运并在其中沉积的陆源物质的特征差异。大洋水循环系统和水动力条件,底栖生物和浮游生物的新陈代谢作用和各种沉积矿物组合的化学沉积特性等,也在很大程度上受地理-气候因素制约。例如,抱球虫软泥、红色深水粘土、硅质放射虫软泥和珊瑚沉积集中分布于热带和亚热带海域,而冷水硅藻软泥则大量发育在环南极海洋和北太平洋北部。

不同深度海水的温、压、光照条件、营养状况等一系列差异,是造成海洋沉积垂直分带性的重要原因。以印度洋和太平洋为例,4600—4700 米深度以内的大陆坡、海底高地和海岭上分布有孔虫软泥。超过此深度后,即转变为放射虫软泥和红色粘土。

值得注意的是,环陆分带性、纬度地带性和垂直分带性往往受到火山和海底基岩露头等地区性因素干扰,因而使海洋沉积物的分布复杂化。浊流沉积也是例证之一。