第四节 海洋与海岸

1. 海洋

海陆分异是地球上最大的地域分异。地貌上大西洋以大洋中脊为轴，太平洋以大洋中隆为轴，两侧逐渐过渡到海底平原，海底平原上有一些隆起的海岭，向陆方向过渡为陆坡与陆架，陆坡与陆架已经具有大陆壳的性质。陆架上一般发育有第四纪冰川最盛期形成的陆相沉积物，如我国黄海、东海大陆架上的古河道和古三角洲沉积，它们常常是富含油气资源的地带。横穿太平洋的海底地貌剖面图（图 4.4.1）显示出，在太平洋两侧的俯冲板块边缘形成深海沟，西太平洋海沟的向陆侧是岛弧。再过渡为边缘海或与内侧的岛弧之间的弧间盆地，再向陆为大陆架，西太平洋陆架较宽。全球大陆架平均宽 75km，其平均坡度约为 0.07°，陆架的前沿是陆坡，其坡度较大。如图

1. 所示，阿留申群岛，日本琉球群岛，台湾，菲律宾群岛就是岛弧。在自然地理尤其是地质上，岛弧与相邻陆区之间的界限并不总是分明的，如阿留申的地质构造可以延伸到阿拉斯加半岛。按普遍接受的板块构造学说，海沟是岩石圈板块沉入地幔的标志场所，岛弧是由于板块俯冲消亡而形成，东太平洋则岛弧缺失，板块俯冲于大陆之下，如图

   4.4.2 所示。而大西洋两岸板块不发生俯冲，既无岛弧也无海沟，它的大陆架比太平洋西岸窄，陆坡过渡为陆隆，陆隆过渡为洋壳。一般称太平洋边缘为不稳定大陆边缘，大西洋边缘为稳定大陆边缘。

图 4·4.1 太平洋海底地形（据 Wyllie，1976）（注意陆架与陆坡都具有古陆壳性质）

海底扩张为海洋带来了矿产资源尤其是丰富的猛铁矿石，它们富集在大陆中脊（隆）的附图 4.4.2 西南太平洋岛孤(据 E.斯宾塞,1991)

图 4.4.3 上图:东太平洋海隆型的快速扩张洋脊上沉积物的分布下图:大西洋型慢性扩张多裂谷洋脊上沉积物的分布

近，在海底平原中，沉积硅质软泥和碳酸盐软泥的资源价值相对较小。在边缘海和陆架上，由于陆源碎屑沉积物的沉积，受到板块俯冲或地幔柱上升的热力作用，使得有机质沉积物转化为烃类，形成油气资源。图 4.4.3 是洋脊两侧沉积物的分布。

海洋盐水环境与陆地淡水环境有十分明显的区别。开阔海洋的含盐量是十分恒定的，约为 3.5％，海水中盐分主要是钠和氯，大约占海洋盐分的 86

％，加上硫、镁、钾与钙构成海洋盐分的 99％。由于海水中阳离子比阴离子多，约 2.38 毫克当量，海水是弱碱性的，pH8.3，这一特性在生态学上具有很重要的意义。海水中溶解的盐分数量常用氯度或盐度表示，在局部的潟湖或河口地区，氯度或盐度有较大变化。氯度或盐度以千分度表示，二者可有下列关系换算：

S（‰）＝1.80655×氯度

盐度使生活在海洋中的生物受到一定限制，大多数海洋生物适应于高盐度。盐度下降，生物数量下降。但是总的来讲，由于海水中养分稀少，阳光能透射的表层水的体积和海水的总体积有限，海洋的生产量受到很大限制， 一般认为海洋生物生产力最高不足河口的 1/10 或更少。表 4.4.1 是不同海洋环境的有机碳，它表现出海洋地域的分异限制了生物量。

表 4.4.1 海洋与河流的有机碳含量(据Head ， 1976)

在海洋表面，海水温度表现了明显的纬度地带性，北极地区水域温度一般为－0.9℃，热带水域约为 25℃。当暖流或寒流穿过这些地区时，它的水体温度不同于周围水体温度，使纬度地带性发生偏离。海洋的分异还表现在垂向上，在海洋底层，海水的温度一般在 2℃左右，甚至在热带地区，超过 l 英里深的海底温度为 3℃。海洋环境的垂向分异还表现在压力上，从海面压力的一个大气压到最深处可达到 1000 个大气压。压力分布对生物分布有明显影响，使一些生物限于表层水体，另一些限于较大深度，一些海洋生物，如抹香鲸和一些海豹，能潜入深水并毫无困难地回到表层。

海洋表层海水由于水气相互作用和波浪海流作用，富含氧分子和有机碳，其下层则为少氧层，再下层在很大范围溶解氧增多，这可能是由于海底火山喷发物带来的氧分子所致。在某些深海盆，存在停滞的底水，它们几乎没有运动，有证据表明，在南极韦德尔海的底层，高密度的水大约与大气隔绝了 500—2000 年。图 4. 4. 4 表示了海洋物理特征的垂向变化和生物分层

现象。请注意垂直分异的地带性分异。其次深海中保持着高的碳含量，每年大约有 30 亿吨碳进入深海，它源于大气 CO2 向海水扩散和海洋腐烂生物的下沉。一旦这种“泵”的作用被破坏，全球气候将会发生灾变。

海洋的海水，尤其是表层海水是运动的，其基本运动形式是波浪、海流和潮汐，不仅表面有波浪，在表面以下，海洋可以形成内波，内波出现于不同密度水层的分界面邻域内。关于波浪，潮汐和洋流在第一、第二章中作过较多的讨论。洋流不仅具有重要的气候意义，而且有重要的生物意义，表层洋流及其引起的上涌流影响世界海洋渔场的位置与生产潜力。洋流和上涌流常常带来富含养料的下层水，这种水维持浮游生物和其他海洋生物的生长， 因而形成在生物方面的富饶地区。特别丰富的上涌水流在秘鲁、加利福尼亚和西南非洲等地。最为著名的上涌流在秘鲁的近海岸处，每过 3 或 4 年，上涌流消失，这种现象称作“厄尔尼诺”（El Nino）。当 El Nino 出现时由于表层营养物的减少而引起海洋鱼类大量死亡。更为重要的是当它出现时，通常使温暖的海水转向东流，覆盖在寒冷的上涌水流上面，从而破坏了正常的海气过程，引起气候波动。现代研究发现 El Nino 与南方涛动有同时性二者统称 ENSO，ENSO 发生年被作为气候异常年，ENSO 年出现全球性的气候异常， 在我国 ENSO 年冬季寒潮强度大，夏季在江淮流域降水增多形成洪涝灾害，而在黄河、华北和江南地区降水偏少，易发生干旱。气候异常和渔场的破坏， 使得 ENSO 年成了人类的灾害年份。

图 4.4.4 海洋的垂向分异（多种来源）

根据自然地理条件和生物学特征，肯尼思·谢尔曼确定出世界海洋中 20 个区域，称作“大海洋生态系统”（LMEs）， LMEs 一般大于 20 万平方公里， 它具有独特的洋流、海底地貌和在一个食物网中相联系着的生物群体。对于LMEs，谢尔曼划分出两大类型，其一是鱼类补充周期主要决定于环境力量， 其二是补充周期决定于掠夺行为，或者被天然捕食者所掠夺（澳大利亚堡礁），或者受制于人类捕获压力。决定于掠夺行为的 LMEs 是较易经营的，因为掠夺行为特别是捕鱼，是比环境力量易于控制的。图 4.4.5 是大海洋生态系统的分布。大海洋生态系统是从渔场经营的角度划分的，它大多靠近海岸洋流和上涌流，或者是被陆地包围的海，如波罗的海和地中海。在波罗的海的 LMEs 中，主要的影响是污染。

海洋与大气层间有复杂的海气相互作用，我们已在第二章有了初步认识。近年来海气相互作用已经成为地球科学各分支研究的重点。

图 4.4.5 大海洋生态系统（取自《世界资源 1989》，据 K.Sherman，1988） a.亲潮 b.黑潮 c.黄海 d.泰国湾 e.大堡礁 f.塔斯里海 g.孤立的太平

洋 h.东白合海 i.阿拉斯加湾 j.加利福里尼亚洋流 k.洪堡洋流 l.南极区m.墨西哥湾 n.东南大陆架 o.东北大陆架 p.东格陵兰海 q.巴伦支海 r.波罗的海 s.北海 t.伊比利亚沿海 u.几里西湾 v.本格拉洋流