盘踞海底的巨龙—大洋中脊(作者:诗繁)

释放双眼,带上耳机,听听看~!
科学家们发现,世界大洋底部竟然还有一条巨大的山系,对它以及对洋底的全面研究,使得国际地质学界关于海陆演化的看法,发生了根本性的变化!

选自《大自然》杂志1986年第一期

过去很长一段时间里,人们曾经认为大洋底部是平坦的。随着声呐探测仪得到应用以后,人们才发现,同陆地表面一样,世界大洋底部既有高山峻岭,也有深沟峡谷 ;既有雄伟的高原,也有深陷的盆地;既有一泻千里的平原,也有绵延起伏的丘陵。在有些地方,地形起伏甚至比陆地表面还要大。例如,已知的大洋海沟最大深度为11034米;矗立在5000至6000米的大洋盆地上的夏威夷群岛,仅露出海面的部分就达4170米,相对高差近一万米,比陆地上最高的珠穆朗玛峰还要高!后来,科学家们发现,世界大洋底部竟然还有一条巨大的山系,对它以及对洋底的全面研究,使得国际地质学界关于海陆演化的看法,发生了根本性的变化!

海底的巨龙

大洋底部这条巨大的山系,好像屋脊一样,一般绵延于大洋中部,人们称之为大洋中脊或中央海岭。它的发现,最早可以追溯到18世纪70年代。当时,英国的调查船“挑战者号”在横渡大西洋进行海洋调查时,首次察觉到大西洋底的中部要比两侧高。随后,人们在铺设连接欧洲和美洲之间的海底电缆时,1925至1927年间,德国的“流星号”调查船在对大西洋进行了比较详细的调查后,都证实了这一点,而且还发现大西洋底中部的高地是一条绵长的海岭。1929年以后,人们在太平洋、印度洋、北冰洋的洋底也都发现了这样的海岭。1959年,美国地质学家对世界大洋的所有调查资料进行研究后,惊讶地发现,世界大洋的这些海岭,原来是一条连贯全球的巨大海岭系统。它从大西洋北部的冰岛起,纵贯大西洋,南面绕过非洲以南,与印度洋的中央海岭相接。延伸到印度洋中部后分成两支,东北一支伸入亚丁湾、红海,同东非大裂谷相接,东南一支则绕过澳大利亚以南,同太平洋的中央海岭相接。由此向东北,跨过赤道,伸入加利福尼亚湾,隐没于北美洲的西侧。此外,大西洋中央海岭从冰岛向北进入北冰洋,并在西伯利亚北部的勒拿河河口附近消失在亚洲大陆北部之下。世界大洋的中央海岭,就像盘踞在洋底的一条巨龙,它蜿蜒长达六万四千公里(一说约八万公里),成为地球上最长的山脉。

洋底地壳的大裂缝

大洋中央海岭系统的脊顶水深平均约2500米,一般要比周围洋盆底部高出2000到3000米,有少数火山成因的山峰可露出海面成为岛屿。海岭脊部两侧的深度逐渐下降,有的可下降到海平面以下5000至6000米。海岭峰脊的宽度一般为1000至2000公里,宽的可达3000到4000公里,窄的也有数百公里。峰脊波状起伏,地形十分复杂,高耸的脊和低陷的谷相间排列,越近海岭的脊部,脊和谷起伏越大,地形异常崎岖。向两侧,地形渐趋平缓。最引人注目的是,在中央海岭的峰脊上,有一条平行于峰脊延伸的深陷断裂谷。裂谷两侧为裂谷山脊,山脊到谷底深约1000到2000米,崖壁极其陡峭。裂谷宽可达几十公里,窄的也有几公里。这一断裂谷,除了东太平洋的中央海岭缺失以外,几乎所有的大洋中央海岭上都有分布。大洋中央海岭上的中央断裂谷,是一条起源很深的断裂构造,乃是地壳的大裂缝,有人又称其为“全球性裂谷系”。大洋中央海岭的许多地方,被一系列与海岭峰脊轴线相垂直或斜交的大断裂拦腰切断。这种大断裂一侧是狭长的脊,另一侧是幽深的谷,脊到谷的崖壁也十分陡峭。断裂带处还往往形成很深的海渊,如赤道附近大西洋罗曼奇断裂带上的罗曼奇海渊,印度洋中央海岭上的维玛海渊等,深度都在5000到6000米以上。这种横向断裂带,往往把海岭中脊水平错开许多公里,有些大型断裂带,可使海岭中脊水平错开的幅度达到上千公里之遥。例如,上面所说的罗曼奇断裂带,把大西洋中央海岭拦腰切断,其东西错距长达1000公里。断裂带以北称为“北大西洋海岭”,以南则称为“南大西洋海岭”。大洋中央海岭以大西洋中央海岭发育最好,也最为典型。它不偏不倚,正好位于大西洋底的中部,是名副其实的大洋中脊。它北起冰岛,呈S形顺着大洋中部向南延伸到布维岛,全长一万七千公里,宽度一般在1500到2000公里,占据了大西洋底面积的三分之一。大西洋中央海岭的平均高度在海平面以下约1800米,比其相邻的洋底约高出1000到3000米。其峰脊的断裂谷顶部宽度为24到48公里,深约1800米,谷底宽仅1000到2000米。裂谷两壁非常陡峭,有的地方如同刀劈斧砍,实属罕见。印度洋的中央海岭呈人字形,是由一系列相互平行的山脊和深谷组成。峰脊顶部的最高处与其相邻的海底高差可达4千米左右。太平洋的中央海岭,是中央海岭系统中与众不同的一支。其位置并不在大洋中央,而是偏居大洋东部;在峰脊上并没有断裂谷;宽度较大,可达2000到4000公里,两侧坡度比较平缓,是一条宽阔的洋底隆起带。所以又叫东太平洋海隆。

对地球科学的冲击

纵贯世界大洋洋底的大洋中脊和裂谷体系的发现,标志着地球科学理论上一场重大变革的来临。大洋中脊的总面积超过陆地面积的一半,它是世界上面积最大的山系。陆地上的大山脉通常都是由沉积岩层组成的,但大洋中脊却是由岩浆岩组成的。最近20年来的深海钻探,曾经打入洋底之下一千多米深处,发现那里也是由拉斑玄武岩、辉长石和蛇纹石这些岩浆岩层组成的。地球物理探测也表明,大洋中脊一带存在着显著的重力异常现象。一般认为,这里是地壳隆起地带,物质盈余,按理说重力值应该大。但实际上,这里的重力值并不大,说明大洋中脊下面物质的密度比较小,重量也比较轻。由于地球内部的温度高于地球表面的温度,因此地球内部的热量经常不断地流向地球表面。按理说,地球内部的热量从海底流出和从陆地上流出都应该差不多,但实际上大洋中脊处的热流值却比陆地上的大好几倍。这些都说明,大洋中脊下面是一种炽热而又较轻的物质。大洋中脊裂谷系是地震带,地震和火山活动很频繁。例如,人们发现大西洋北部的冰岛,正好位于大西洋中脊的位置,在冰岛中部偏东的地方也有一条南北走向的裂谷,那就是大西洋中脊裂谷的延续部分。公元1783年6月11日,熔岩曾从22处喷发点一齐涌出,它们像串珠一样,分布在一条裂缝上,长达16公里。冰岛附近的海底常有火山喷发,在海面形成喷泉,甚是壮观。1963年11月14日,渔民们在冰岛南边海面上发现,从海底升起了一个小岛。以后,熔岩喷出量估计为每小时18万吨,小岛每昼夜扩张0.4公顷,到1965年,小岛面积已达2.5平方公里。1967年才停止喷发。这个海底火山喷发形成的小岛已长达1700米,高出海面210米。

从古代开始,不少人都认为大陆和海洋的位置是固定不变的。以后,地壳以垂直运动为主的观点极其盛行。那时候,任何关于地壳大规模水平运动的设想都是不可思议的。1912年,德国科学家魏格纳曾经提出,在两亿多年前,地球上有一块完整的“联合古陆”,后来联合古陆分裂解体并发生漂移,慢慢地形成了今天的海陆分布格局。这个具有创造性的设想,在当时却被大多数人视为歪理邪说加以批判。自从发现了大洋中脊和裂谷系之后,在1960到1962年间,有人提出了海底扩张学说。海底扩张学说认为,大洋中脊顶部是炽热的地幔物质的涌出口,上涌的熔岩冷凝后形成新的洋底,推动并且促使老的洋底逐渐向两侧扩张。这种扩张有两种方式,一种是扩张着的洋底把邻接的大陆同时向两侧推开,于是新生的大洋就不断扩张,两侧的大陆就逐渐地漂移开来。大西洋跟印度洋就是这种类型,在那里,大洋中脊上的裂谷系,既是新的大洋地壳的生长点,也是大陆漂移的动力的发源地。还有一种是,新的洋底扩张到海沟处,就向下俯冲,洋底就像一部巨大的传送带。太平洋就是这样的大洋。因此洋底的地壳都相当年轻,在地质历史上,每隔两三亿年洋底就能更新一次。

1968年,在海底扩张学说的基础上,人们又提出了板块构造学说。这个理论认为,大洋中脊是板块扩张的中心,在那里,两个板块相互分离。如果板块扩张速度较快,涌上来的熔岩流来不及堆积,就会形成坡度较缓的海隆(例如东太平洋海隆);如果板块扩张的速度较慢,熔岩流有足够的时间堆积,则会形成峻峭的海岭,例如大西洋或印度洋的中央海岭。

由于篇幅所限,本文不可能叙述大陆漂移、海底扩张和板块构造学说的详细内容。总之,长期以来,海陆固定论、地壳垂直运动论等在地球科学上占据统治地位。正是由于大洋中脊及其脊部上的裂谷系的发现,才使人们确实认识到地球表面有着大规模的水平运动,从而在更广泛的基础上,阐明了地球活动和演化的许多重大问题。

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2 条回复 A文章作者 M管理员
  1. 天文萌新

    这都是地壳运动

  2. 守夜人说(特邀作者)

    不错的文章,可以分享到自己的朋友圈

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