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第16章 海洋的另一个地面(2)

尤其是冰岛热点,由于它的活动经常导致中央海岭火山爆发,所以非常有名。

日本周边的海底

日本周边的海底到底是什么样子?看了下页的图就会明白,原来日本周边的海底是如此复杂,并且是地球上最复杂的海底地形。

日本附近海底地形

之所以如此复杂,是因为日本处在4个板块的边缘,这些地方的地壳活动非常频繁。

图中最引人注意的莫过于海沟非常得多。由北向南分别为“千岛海沟”、“日本海沟”、“伊豆—小笠原海沟”、四国海的“南海海沟”和冲绳的“琉球海沟”。除较浅的南海海沟外,其他的海沟的水深都在7,000~9,000米之间。海沟是海洋侧板块沉入地球内部时形成的沟状地形。

太平洋底的海山非常多。这些海山的相对高度为4,000~5,000米。这些海山都是海底火山。日本周边的太平洋海底的海山全是1亿多年前的火山活动形成的。

在伊豆半岛南方延伸的海底高地被称为“伊豆—小笠原海岭”,这些海岭有的露在海面,形成了包括大岛、八丈岛、父岛等岛屿在内的伊豆—小笠原诸岛。

虽然在海面上仅为一个小岛,在海面下却是一个大规模的海岭。伊豆—小笠原海岭是5,000万年前的火山运动形成的,海岭全体都由熔岩和火山灰等火山喷出物形成。

像伊豆—小笠原海岭这种和海沟平行的火山列岛的火山活动是因为海洋板块从海沟进入地球深部时,带入的水和地幔中的岩石作用形成岩浆后爆发而形成的。

所以海沟附近肯定会有火山活动。日本的火山活动都是由海沟处板块下沉而引发的。

日本附近的深海底分为太平洋侧、菲律宾洋侧、日本海侧等部分,其中最深的是太平洋侧,约6,000米。菲律宾洋侧约4,000米,日本海侧约3,500米。

太平洋侧的海底是在1.5亿年前的侏罗纪形成的,而日本海、菲律宾海的形成是在1,500万~3,000万年前。

中央海岭

根据不同的地域,“中央海岭”也被分别称为“东太平洋海膨”、“大西洋中央海岭”等,其实太平洋、大西洋、印度洋的中央海岭都是连在一起的。

所以说中央海岭是全球规模的。中央海岭的火山活动极其活跃。由于这些活火山活动,不断地有新的海底形成,这些新生成的海底成为板块的一部分,并随之移动。全球80%的火山活动是在中央海岭发生的。

中央海岭的海底经常被新生成的熔岩覆盖。这些熔岩多呈枕状,被称为“枕状熔岩”。这是喷到水中的熔岩特有的形状。

地球上所有的海底都是由中央海岭产生的,所以枕状熔岩遍布整个大洋海底。由于长年的沉积,这些枕状熔岩上面有着几百米厚的沉积物。

中央海岭上堆积的大量熔岩证明火山活动很频繁,但是人类至今还未亲眼目睹过深海火山的爆发。

一个重要的研究课题是:这种中央海岭的火山爆发活动究竟对海洋的环境有何影响?

在一些较靠近陆地的中央海岭处,科学家们安装了水下麦克风监视火山活动。当捕捉到可能是火山喷发的声音时,便立即派遣观测船前往。相信不久人类就可以亲眼目睹中央海岭的火山爆发了。

中央海岭的熔岩喷发活动应该是每10年左右发生一次。比之较频繁发生的是海底的热水活动。

中央海岭的活跃断层处不断有海水渗入。这些海水在地下2~3千米处与岩浆接触升温后,从海底猛烈地喷射而出,温度约为350℃。这种热水中溶有多种海底地壳中的矿物,所以多为黑色。它的喷射口被称为“黑烟囱”。

这种热水活动可以产生海底金属矿,也可能在几百年间改变海水的化学成分。

并且在这些热水喷出区域集中了许多的贝类、虾、蟹、细菌以及深海植物,形成了一个巨大的生物群,被称为“深海的绿洲”。

由于海底的情况非常特别,所以有一种很有力的假说,认为地球上最早的生命是从中央海岭的热水喷出口处产生的。

海山和热点

夏威夷岛在太平洋中央,岛上的基拉韦厄火山是地球上最活跃的火山。海底有着无数的海山,夏威夷岛就正在制造海山。

看一下下图就知道,夏威夷岛的西北部海域中竟然有那么多排列整齐的岛和海山。

这便是“夏威夷海山列”。形成这一海山列的便是现在引发基拉韦厄火山爆发的“热点”活动。形成这些岛约用了4,200万年时间。山列的方向便是太平洋板块的运动方向。

热点是由地幔上涌而形成的。地幔和地核的交界处(地下约2,900千米深处)是最关键的发生源。

热点和板块活动无关,它的位置固定在地幔层中。因此热点引发的火山爆发会在移动的板块上留下轨迹。在海中便是海山列。热点活动一般要持续1亿年以上。

夏威夷岛处的热点移动

如上页图所示,4,200万年前的海山列“天皇海山列”有一个朝向东南的急转弯。这一现象说明4,200万年前太平洋板块的移动方向和现在不同,在4,200万年后突然改变了方向。

热点共有50多个,几乎都在海洋中,这是因为如果热点在大陆上出现,就会致使大陆分裂,形成中央海岭,然后新的海洋就会诞生。

也就是说,热点会导致海洋的产生,所以热点多在海洋中。热点在诞生时会引发极大规模的火山喷发活动,对地球环境造成巨大影响。

但是热点究竟是如何产生的,至今还是个谜。随着对海洋和热点的研究的发展,相信总有一天会解开这个谜的。

海沟的构造

“海沟”就如字面意义,是海底的“沟”。

海沟呈细长形。一般的大洋海底最深处约为6,000米,海沟的最深处则达1.1万米,是一般海洋的2倍左右,这一点表明海沟的确有它特殊的地方。

海洋侧的板块在海沟沉入地球内部。由于日本海沟的地形板块的下沉作用,使得海沟变得很深。

海底一般都堆着厚厚的沉积物。海沟沿陆地分布,所以积满了从大陆上带来的泥沙。

但奇怪的是,一般的海底沉积物都在1,000米左右,海沟处的沉积物则只有100米左右。更令人吃惊的是有的地方竟然完全没有沉积物。

海沟底部的沉积物之所以这么少,有两种假说。一种认为海沟就像一个可怕的地狱,将一切沉积物都吸入地下。也就是说,在海洋侧的板块沉入地下时将沉积物也一起带了进去。海洋侧的板块在下陷时不仅会将沉积物带走,还会磨损陆地侧的地壳并将其一起带入。这种海沟称为“侵蚀型海沟”。日本海沟是世界上最有名的侵蚀型海沟。

另一种假说认为,海沟底部的沉积物在海洋侧板块向陆地侧板块移动时,由于挤压作用而成为了地壳的一部分。

在这时不仅海沟底部的沉积物被挤压到陆地板块上,海洋侧的地壳也有一部分压到了大陆地壳上,这种海沟被称为“附着型海沟”。南海海沟便是世界上有名的附着型海沟。

海沟是多变、不稳定的地形,不停地重复着和侵蚀陆地地壳的过程。当然这些变化都伴随着大规模的地壳变化运动。

海沟不仅仅深邃无比,而且是地球生命力的一个体现。

日本海的形成

日本人对日本海一定非常熟悉。那么,为什么中国大陆和日本诸岛之间会存在着海呢?这个海又是何时形成的呢?

仔细观察日本和中国大陆周围地区,我们会发现像日本海一样的海有很多,如白令海、鄂霍次克海、南海等。

这种在大陆附近相对较小的海被称为“边缘海”。边缘海的形成应该有些相似之处。

日本海虽然小,但是海底地形非常复杂。

日本海的南侧地形的凹凸非常明显,中央是被称为“大和堆”的大型高地。另外,还有朝鲜海底高原、隐岐堆、隐岐海岭等。

事实上,这些地势较高的部分大多和中国大陆的地质相近。例如,大和堆中可以开采出大量和中国大陆或日本岛相似的花岗岩。其实这些海底本来是大陆的一部分。

日本海的北部是一片深海,被称为“日本海盆”。日本海盆水深3,500米,下面还有2,000米的沉积物。再下面是熔岩层。经过深层发掘发现,这些熔岩层的年代在2,000~3,000万年前,并且广泛分布在日本海底的沉积物下。经过日本海地球物理学分析观测,推定日本海盆的中央曾经存在过中央海岭。

从上面描述的日本海的特点,我们可以推测日本海形成的情况。

距今3,000万年前日本海并不存在。日本岛只是欧亚大陆的一部分。在大概3,000万年前,由于剧烈的火山运动,大陆地壳开始分裂。在分裂处形成了中央海岭,然后像大西洋一样形成了新的海洋,同时导致日本岛向南移动。日本海的南部由于中央海岭发育未全,残留下来的大陆断片便形成大和堆。

日本海形成的过程和大西洋形成的过程几乎完全一样,包括大陆分裂、大陆移动、中央海岭活动、新海洋形成等几个部分,其他边缘海的形成也类似。

这些地壳变化运动应该和地球内部的地幔有很大的关系,但是具体的关系还未知晓。

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