书城科普读物平凡的陆地和神秘的海洋(科学新知丛书)
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第11章 海底地形的划分

人们对大陆的地表形态可谓“有目共睹”、“一目了然”,直接或间接地可以很容易地将其分为高山、中山、低山和丘陵,高原、平原和盆地,河流、湖泊、沼泽和海岸。但人们对海底地形却是知之甚少,抑或是“一知半解”,甚至“一无所知”。随着人类的生产和生活实践活动,尤其是通过科学实践,人们积累了丰富的资料,对被海水覆盖的难以直接观察到的海底地形进行了长期、反复的调查和大量的科学研究,从而逐步总结出科学的结论。

在地球表面上,大陆和海底表现为两种截然不同的台阶面,一个位于海平面以上,一个位于海平面以下。陆地上大部分地区的海拔高度为0~1千米,而洋底大部分地区的水深为4~6千米。

全球的海底地形一般划分为三个基本单元,即自陆向海依次划分为大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊。

大陆边缘

大陆边缘亦称“大洋边缘”,是海底地形的第一个基本单元,它是大陆与洋底两大台阶面之间的广阔的过渡地带,其面积约为8000万平方千米,占海洋总面积的22%。

大陆边缘的地壳属于大陆型向海洋型的过渡型地壳,根据其地质构造和活动性,通常将大陆边缘分为两种:主动型(活动型)大陆边缘,如太平洋边缘;被动型(稳定型)大陆边缘,如大西洋边缘。按照板块构造学说,前者又称“聚敛型”大陆边缘,后者又称为“离散型”大陆边缘。

被动型大陆边缘(也称大西洋型大陆边缘)由大陆架、大陆坡、大陆隆三个次一级的地形单元组成,其地形宽缓,分布于大西洋、印度洋、北冰洋和南极洲的大部分周缘地带。主动型大陆边缘(也称太平洋型大陆边缘)的大陆架狭窄,大陆坡陡峭,大陆隆不发育,因而被海沟所取代,也就是说陡峭的大陆坡直落到深邃的海沟。这种大陆边缘又可分为两类,一为海沟—岛弧型大陆边缘,一为海沟直逼陆缘的安第斯型大陆边缘。

大陆架

大陆架又称陆架、大陆棚、陆棚。大陆架在地质地理的概念中,系指环绕大陆的、濒临海岸的、向海缓缓倾斜的浅海地带。其范围为自海岸带开始向外延伸,坡度由平缓至坡度显著增加的陆架前缘转折处为止,平均坡度为0.1度。外缘水深为100~200米,平均水深130米,最深可达550米。大陆架的宽度各地相差悬殊,少者数千米,最宽者达1500千米(欧亚北缘大陆架),其平均宽度为75千米。大陆架面积为2710万平方千米,约占海洋总面积的7.5%。

大陆坡

大陆坡也称陆坡、大陆斜坡。大陆坡是地球上最绵长、最壮观的斜坡,其高程差可达3000米,它是大陆架外缘向海一侧陡峭地下降到深海底的巨大斜坡。其上界水深多在100~200米,下界约在1500~3500米水深处,但在邻近海沟地带,陆坡延至更深处。大陆坡宽约20~100千米以上,平均宽度为70千米,其面积为2870万平方千米,约占海洋总面积的7.9%。大陆坡的底质以泥为主,还有少量的砂砾和生物碎屑,其沉积物主要是陆源碎屑,也有生物和化学作用形成的沉积物。大陆坡坡度多为3度~6度,平均坡度为4.5度。在大型三角洲外侧其坡度最小,仅为1.3度;而在珊瑚礁岛外缘的陆坡最陡,最大坡度可达45度。大陆坡的形状可以是单一斜坡,也可呈台阶状。

大陆坡上常发育有横切陆坡的海底峡谷,这主要是由浊流冲刷而成,是陆源沉积物输入深海底的重要通道,故在峡谷口外常有松散沉积物堆积成的海底扇。大陆坡沉积物中可含有丰富的有机质,凡陆坡上有巨厚沉积层的地方都具有良好的油气前景。大陆坡尚有多金属结核、磷灰岩、海绿石等矿床,在大陆坡一些上升流区,可形成渔场。

1.海底峡谷:在巨大而陡峭的大陆坡上,常发育有深邃而狭长的海底谷地,这就是海底峡谷,也称水下峡谷。峡谷两壁陡峭,深度可达数百米乃至千余米。谷轴蜿蜒曲折,支谷汊道众多,横剖面呈V字形,纵剖面多呈阶梯状,形似陆地上的大峡谷。地球上最长的海底峡谷是白令峡谷,长度约为400千米,而切割最深的海底峡谷是巴哈马峡谷,其谷壁高差竟达4400米,这是陆地上的大峡谷难以相比的。

2.海底扇:也称深海扇,曾称海底三角洲。它是发育于大陆坡坡麓、被沉积物覆盖、向海缓倾的扇形地。海底扇多分布于海底峡谷前缘,主要由峡谷搬运来的大量沉积物在峡谷口外堆积而成,其最终可形成较均一的半圆锥形沉积体。一个中等大小的海底扇的沉积厚度约为0.5~3千米,世界上最大的海底扇是孟加拉深海扇,它长达2000余千米,宽约1000千米,最大厚度竟达12千米以上,沉积物体积约为500万立方千米。这些沉积物来源于喜马拉雅山的恒河—布拉马普特拉河,由浊流经海底峡谷输入海底形成。作为孟加拉海底扇的物源区——喜马拉雅山的强烈抬升使剥蚀速度增大,从而导致孟加拉海底扇的快速增长。

大陆隆

大陆隆又称大陆麓、大陆基、大陆裙、大陆阶、陆隆、陆基。大陆隆是位于大陆坡与大洋盆地之间的向海缓倾的巨大的楔状堆积体,它一般由很多海底扇经深海流复合改造而成。大陆隆的上部坡度较陡,下部较缓,平均坡度为0.5度~1度,水深在1500~5000千米之间。大陆隆宽窄不一,它的宽度一般为数千米,宽者达1000千米以上,其总面积约为2500万平方千米,约占海洋总面积的7%。

大陆隆的地形除有树枝状海底谷和少数海山外,一般起伏和缓。大陆隆的沉积物主要来自大陆,沉积物厚度可达2千米以上。这些陆源物质在重力驱动下,以一种称为“浊流”的富含悬浮固体颗粒的高密度水流搬运作用为主(另外还有滑塌作用等),并以每秒2米的高速度将源地及沿途被侵蚀下来的物质搬运到大陆隆沉积下来。大陆隆沉积物厚度极大,且富含有机质,因此常是潜在的油气田富集区。

正如前面所介绍的,大陆隆主要分布于被动型大陆边缘,如大西洋、印度洋、北冰洋和南极洲的大部分周缘地带。另外,沿西太平洋边缘海盆的陆地一侧,如南海海盆的部分边缘也有分布。在活动型的大陆边缘,如太平洋周围的海沟附近,则通常缺失大陆隆。再者,在有堤坝阻止沉积物向海方向搬运的大陆边缘,大陆隆也不甚发育。

以上介绍的是海底地形的第一个基本单元——大陆边缘以及大陆边缘中的三个地形单元——大陆架、大陆坡和大陆隆。

此外,作为大陆边缘部分的比较重要的海底地形还有如下几种:

1.海沟:是其深度比相邻海底深2000米以上,两坡较陡的狭长深海洼地。海沟主要分布于大陆边缘与大洋盆地的交接处,它是海洋中最深的海域,其深度一般超过6000米。地球上海沟总共有30余条,其中太平洋就约有20条。大多数的海沟是沿着大陆边缘或岛弧呈弧形或直线形伸展的,其宽度为40~120千米,深度达6~11千米,长度为500~4500千米。大多数海沟横剖面呈不对称的V字形,靠洋一侧较缓,靠陆一侧较陡;沟坡上部缓,下部陡,平均坡度为5度~70度。深度超过1万米的海沟有马里亚纳海沟、汤加海沟、千岛—勘察加海沟、菲律宾海沟、马克德克海沟,这些海沟全部分布在太平洋。海沟底部的沉积物不厚,大多不超过1千米,既有红黏土和硅质沉积,又有浊流沉积和滑塌沉积。

2.海渊:是水深超过6000米、轮廓清楚的超深海洼地,其中大多数位于海沟中。例如,马里亚纳海沟中的查林杰海渊深达11034米,是目前所知世界海洋中的最大深度。

3.边缘盆地:指岛弧(弧形列岛)向陆一侧的深海盆地,也称弧后盆地,水深约2~5千米。它位于岛弧与大陆之间(如日本海),有的位于岛弧与岛弧之间(如菲律宾海)。边缘盆地的轮廓呈线状至等轴状,形状多样,它主要分布于太平洋西部,少数见于大西洋和印度洋。

4.岛弧:是延伸很长的花边状的弧形列岛。主要分布于太平洋西部边缘,是分割大洋盆地和边缘盆地的重要构造地貌单元,也是全球最壮观、最活跃的构造活动带。岛弧朝大洋方向外凸的一侧是与岛弧平行的深沟,而凹入的一侧为边缘盆地,它们与岛弧共同构成沟—弧—盆系。全球岛弧(包括山弧)总长度达4万千米。

大洋盆地

大洋盆地简称洋盆,是海底地形的第二个基本单元,也是世界大洋中面积最大的地貌单元。它位于大陆边缘与大洋中脊之间。它的一侧与大陆隆(被动型大陆边缘)或海沟(主动型大陆边缘)相邻,另一侧则与大洋中脊平缓的坡麓相接。大洋盆地的水深一般为4000~6000米,其面积约占海洋总面积的45%。大洋盆地的海底地形起伏相对较小,但由于海底地形的分布和成因不同,又可划分为海底洼地——海盆(深海平原、深海丘陵)和海槽以及海底高地——海岭、海山、海隆、海台等海底地形类型。

海底洼地

大洋盆地被海岭等正向地形所分割构成若干外形略呈等轴状、水深约为3000~6000米的海底洼地,称为海盆,其底部发育有深海平原和深海丘陵等地形,而宽度较大、两坡较缓的长条形海底洼地,则称为海槽。

1.深海平原:是起伏的基岩上被较厚的沉积物覆盖的地方,其坡度甚小,小于1/1000,水深3000~6000米。深海平原通常分布于邻接大陆隆处,它的形成与来源于大陆和岛屿的浊流沉积物大面积覆盖有关。有的深海平原表面光滑平整,近于水平状;有的向一个方向缓缓倾斜;有的则波状起伏。大的深海平原可延伸数百至数千千米,在大西洋深海平原十分发育。

2.深海丘陵:如果海盆底部沉积物甚少,则形成由熔岩流等组成的深海丘陵。深海丘陵简称海丘,它一般高出周围洋底数米至数百米,分布于水深3000~6000米处。海丘外形多呈圆形、椭圆形,有的呈长条形。深海平原靠大洋中脊一侧,海丘呈成片出现,称为深海丘陵区。深海丘陵在大西洋平行于大洋中脊呈条带状分布,在印度洋也有不少海丘分布,而在太平洋海丘则大量分布,深海丘陵的面积竟占太平洋底面积的80%~85%。

海底高地

1.海岭:或称海脊,是大洋盆地中呈长条形状的海底高地。

2.海山:是洋盆中孤立或比较孤立的坡度较陡的海底高地,其横剖面呈圆形或椭圆形,相对高度1000米以上,坡度多为5度~15度。海山在世界大洋底部星罗棋布,总计约2万座(其中太平洋的海山分布最广,多达1万座),它是海底地形中颇为令人瞩目的类型。

海山有尖顶的,也有平顶的,而平顶海山称为盖奥特(以法国一位地学教授名字命名)。平顶海山又有桌状山之称,其顶面水深大于200米(小于200米则称为“滩”),一般在数米至2000余米不等,平顶海山主要分布于太平洋,约有220座,这种形态奇异的平顶海山是火山岛被海蚀作用削平后沉没而成。

3.海隆:在各大洋中散布着一些宽广和缓的海底高地,称为海隆(如百慕大海隆)。海隆的地形起伏不大,形态或为长条状,或近等轴状。

4.海台:是一些顶面平坦、四周边坡较陡的海底高地,称为海台(也称海底高原),它通常高出海底1千米以上。海台在印度洋中广泛分布。

大洋中脊

大洋中脊也称中央海岭,它是海底地形的第三个基本单元,是世界大洋中最宏伟的地形单元。大洋中脊是地球上最长(总长度约7.5千米)、最宽(通常宽数百千米)的环球性海底山系。大洋中脊的面积占海洋总面积的33%,相当于地球陆地的面积。大洋中脊的基部水深约5千米,顶部水深约2~3千米,有的甚至露出水面,如冰岛。大洋中脊的轴部高出两侧洋盆底部约1~3千米,这种巨大的海底山脉地形陡峻,起伏坡度大,中心部位有多个宽为30~50千米、深约1~3千米的中脊谷,这个中脊轴部是海底扩张的中心。大洋中脊常被一系列与山系走向垂直或稍斜交的大断裂错开,沿断裂带出现狭长的沟槽、海脊和崖壁,断裂带的两侧海底被切割成深度不同的台阶。

大洋中脊在地质上是一个巨型的活动构造带,有大量的断裂面存在,是大洋浅源地震的集中活动带,轴部地壳热量高,火山活动强烈。在太平洋中,大洋中脊位置偏东,起伏程度小于大西洋中脊,称为东太平洋海隆;在大西洋中,大洋中脊呈S形分布,与两岸轮廓平行;在印度洋中,大洋中脊分为三支,呈入字形分布。这三大洋的中脊南端在南半球相互连接,而北端则分别经浅海或海湾潜伏于大陆之下。板块构造学说认为,大洋中脊是地幔对流上升的通道,也是新的大洋地壳的形成与扩张的起源地。

综上所述,海底地形应划分为三个基本单元——大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊。