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深海科学与工程研究所
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科普动态

海洋的生命周期

文章来源:  |  发布时间:2017-07-03  |  【打印】 【关闭

  

  面对大海,枭雄曹操有“东临碣石,以观沧海。水何澹澹,山岛竦峙”,以大海的波澜壮阔、惊涛拍岸来表达雄心壮志;宋朝苏轼在《前赤壁赋》中以“寄蜉蝣于天地,渺沧海之一粟”来感慨人类相对于天地海洋的渺小与微不足道;当代诗人海子的一句“面朝大海,春暖花开”,不知点亮了多少人对大海的美好向往。大海一直以纳百川的广阔、供鱼虾的慷慨、载覆舟的无常展现在人类面前,然而,当站在地质时期的尺度上看,海洋是否也同地球上的生命一样具有不可抗拒的生老病死呢?

  1915年魏格纳在《大陆与大洋的起源》一书中提出了大陆漂移的概念,然而他所提出的证据未能使地学界相信大陆漂移的真实性。60年代初H.Hess提出了海底扩张的概念,并得到古地磁学、地球年代学以及海洋地质学和地球物理等方面一系列新证据的支持。地学界普遍接受了活动论的观点,并逐渐形成了板块运动学说。由于板块构造学说的发展,迄今被视为不解之谜的地球活动大多得到了解释。70年代以来,以证实板块构造学说为目的的世界规模的地球观测蓬勃开展。通过这些观测,海底的年代分布被详尽确定,弄清了以往地质时期板块运动的过程,更由于空间观测技术的发展,就连每年一厘米的板块运动,也能够连续数年进行观测。

  板块构造,又叫全球大地构造,其主要内容有:

     (1) 固体地球在垂向上可划分为物理性质截然不同的两个圈层——上部刚性的岩石圈和下部塑性软流圈;

     (2) 岩石圈在侧向上又划分为大小不一的板块,板块之间以洋脊、海沟、转换断层及地缝合线为界。板块边界是地震、火山、构造活动集中的地带;

     (3) 岩石圈板块在地球表面作大规模水平运动。洋脊处扩张增生,海沟处压缩消亡,以保证地表面积不变;

     (4) 板块运动的驱动力来自地球内部。

  全球主要分为六大板块,及太平洋板块、亚欧板块、美洲板块、非洲板块、印度洋板块以及南极洲板块。其中太平洋板块几乎完全是在海洋,其余五大板块都包括有大块陆地和大面积海洋。大板块还可划分成若干次一级的小板块。这些板块漂浮在“软流层”之上,处于不断的水平运动之中。一般说来,板块内部的地壳比较稳定,板块与板块之间的交界处,是地壳比较活动的地带,地壳不稳定。地球表面的基本面貌,是由板块相对移动而发生的彼此碰撞和张裂而形成的。在板块张裂的地区,常形成裂谷和海洋,如东非大裂谷、大西洋就是这样形成的。在板块相撞挤压的地区,常形成山脉。当大洋板块和大陆板块相撞时,大洋板块因密度大、位置较低,便俯冲到大陆板块之下,这里往往形成海沟,成为海洋最深的地方;大陆板块受挤上拱,隆起成岛弧和海岸山脉。太平洋西部的深海沟和岛弧链,就是太平洋板块与亚欧板块相撞形成的。在两个大陆板块相碰撞处,常形成巨大的山脉。喜马拉雅山就是印度板块在向亚欧板块碰撞过程中产生的。

  从板块构造观点来看,洋壳盆地并非永恒存在,一般都经历开裂、扩张、收缩、闭合的发展过程。大陆岩石圈在水平方向上彼此分离与拼合运动的一次全过程被称为威尔逊旋回。1974年由J.F.杜威和K.C.A.伯克提出。为纪念加拿大地质学家J.T.威尔逊而命名。威尔逊旋回的起始和终结用胚胎期→婴幼儿期→青壮期→衰落期→残留期→消亡期来表达,相对应的实例为东非裂谷→红海亚丁湾→大西洋→太平洋→地中海→喜马拉雅山。

(1)胚胎期

  陆壳在构造薄弱带因拉张形成大陆裂谷,但未形成海洋环境,例如东非大裂谷;

(2)婴幼儿期

  陆壳继续开裂,开始出现狭窄的海湾,局部已经出现洋壳,例如红海、亚丁湾;

(3)青壮年期

  由于大洋中脊向两侧不断增生,海洋边缘又未出现俯冲、消减现象,所以大洋迅速扩张,例如大西洋;

(4)衰落期

  大洋中脊虽然继续扩张增生,但大洋边缘一侧或两侧出现强烈的俯冲、消减作用海洋总面积渐趋减小,例如太平洋;

(5)残留期

  随着洋壳海域的缩小,终于导致两侧陆壳地块相互逼近,其间仅存残留小型洋壳盆地,例如地中海;

(6)消亡期

  海洋消失,大陆相碰,使大陆边缘原有的沉积物强烈变形隆起成山,例如喜马拉雅山脉,阿尔卑斯山脉。

  洋盆开与合虽具周期重复性,但其时间可长可短,几亿年至2000万年不等,并无一定规律性,与洋中脊生长边界的扩散速率、消亡边界的板块俯冲速率、被动大陆边缘的特征等因素有关。虽然这个过程叫“威尔逊旋回”,但是裂解的大陆不可能重新闭合,即使重新闭合了,也不可能再在原处裂开,从这个意义上说不具有旋回性。由于地壳上陆地的总面积不变,当海洋进入收缩阶段,同时也意味着其他海洋的扩大或者新生。

  由此可见,海洋和我们一样具有生命周期,周期的长短由多种因素决定,一个生命的结束又会以新的生命所接替。同样,天体例如太阳、地球等也处于不断的运动之中,具有寿命,那么宇宙呢?宇宙之外呢?这不正应了老子的“万物有道道法自然”的思想了?

  

  威尔逊旋回示意图

 

         供稿人:孔秀

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