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深海科學(xué)與工程研究所
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科普動(dòng)態(tài)

海洋的生命周期

文章來源:  |  發(fā)布時(shí)間:2017-07-03  |  【打印】 【關(guān)閉

  

  面對(duì)大海,梟雄曹操有“東臨碣石,以觀滄海。水何澹澹,山島竦峙”,以大海的波瀾壯闊、驚濤拍岸來表達(dá)雄心壯志;宋朝蘇軾在《前赤壁賦》中以“寄蜉蝣于天地,渺滄海之一粟”來感慨人類相對(duì)于天地海洋的渺小與微不足道;當(dāng)代詩人海子的一句“面朝大海,春暖花開”,不知點(diǎn)亮了多少人對(duì)大海的美好向往。大海一直以納百川的廣闊、供魚蝦的慷慨、載覆舟的無常展現(xiàn)在人類面前,然而,當(dāng)站在地質(zhì)時(shí)期的尺度上看,海洋是否也同地球上的生命一樣具有不可抗拒的生老病死呢?

  1915年魏格納在《大陸與大洋的起源》一書中提出了大陸漂移的概念,然而他所提出的證據(jù)未能使地學(xué)界相信大陸漂移的真實(shí)性。60年代初H.Hess提出了海底擴(kuò)張的概念,并得到古地磁學(xué)、地球年代學(xué)以及海洋地質(zhì)學(xué)和地球物理等方面一系列新證據(jù)的支持。地學(xué)界普遍接受了活動(dòng)論的觀點(diǎn),并逐漸形成了板塊運(yùn)動(dòng)學(xué)說。由于板塊構(gòu)造學(xué)說的發(fā)展,迄今被視為不解之謎的地球活動(dòng)大多得到了解釋。70年代以來,以證實(shí)板塊構(gòu)造學(xué)說為目的的世界規(guī)模的地球觀測蓬勃開展。通過這些觀測,海底的年代分布被詳盡確定,弄清了以往地質(zhì)時(shí)期板塊運(yùn)動(dòng)的過程,更由于空間觀測技術(shù)的發(fā)展,就連每年一厘米的板塊運(yùn)動(dòng),也能夠連續(xù)數(shù)年進(jìn)行觀測。

  板塊構(gòu)造,又叫全球大地構(gòu)造,其主要內(nèi)容有:

     (1) 固體地球在垂向上可劃分為物理性質(zhì)截然不同的兩個(gè)圈層——上部剛性的巖石圈和下部塑性軟流圈;

     (2) 巖石圈在側(cè)向上又劃分為大小不一的板塊,板塊之間以洋脊、海溝、轉(zhuǎn)換斷層及地縫合線為界。板塊邊界是地震、火山、構(gòu)造活動(dòng)集中的地帶;

     (3) 巖石圈板塊在地球表面作大規(guī)模水平運(yùn)動(dòng)。洋脊處擴(kuò)張?jiān)錾咸帀嚎s消亡,以保證地表面積不變;

     (4) 板塊運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力來自地球內(nèi)部。

  全球主要分為六大板塊,及太平洋板塊、亞歐板塊、美洲板塊、非洲板塊、印度洋板塊以及南極洲板塊。其中太平洋板塊幾乎完全是在海洋,其余五大板塊都包括有大塊陸地和大面積海洋。大板塊還可劃分成若干次一級(jí)的小板塊。這些板塊漂浮在“軟流層”之上,處于不斷的水平運(yùn)動(dòng)之中。一般說來,板塊內(nèi)部的地殼比較穩(wěn)定,板塊與板塊之間的交界處,是地殼比較活動(dòng)的地帶,地殼不穩(wěn)定。地球表面的基本面貌,是由板塊相對(duì)移動(dòng)而發(fā)生的彼此碰撞和張裂而形成的。在板塊張裂的地區(qū),常形成裂谷和海洋,如東非大裂谷、大西洋就是這樣形成的。在板塊相撞擠壓的地區(qū),常形成山脈。當(dāng)大洋板塊和大陸板塊相撞時(shí),大洋板塊因密度大、位置較低,便俯沖到大陸板塊之下,這里往往形成海溝,成為海洋最深的地方;大陸板塊受擠上拱,隆起成島弧和海岸山脈。太平洋西部的深海溝和島弧鏈,就是太平洋板塊與亞歐板塊相撞形成的。在兩個(gè)大陸板塊相碰撞處,常形成巨大的山脈。喜馬拉雅山就是印度板塊在向亞歐板塊碰撞過程中產(chǎn)生的。

  從板塊構(gòu)造觀點(diǎn)來看,洋殼盆地并非永恒存在,一般都經(jīng)歷開裂、擴(kuò)張、收縮、閉合的發(fā)展過程。大陸巖石圈在水平方向上彼此分離與拼合運(yùn)動(dòng)的一次全過程被稱為威爾遜旋回。1974年由J.F.杜威和K.C.A.伯克提出。為紀(jì)念加拿大地質(zhì)學(xué)家J.T.威爾遜而命名。威爾遜旋回的起始和終結(jié)用胚胎期→嬰幼兒期→青壯期→衰落期→殘留期→消亡期來表達(dá),相對(duì)應(yīng)的實(shí)例為東非裂谷→紅海亞丁灣→大西洋→太平洋→地中海→喜馬拉雅山。

(1)胚胎期

  陸殼在構(gòu)造薄弱帶因拉張形成大陸裂谷,但未形成海洋環(huán)境,例如東非大裂谷;

(2)嬰幼兒期

  陸殼繼續(xù)開裂,開始出現(xiàn)狹窄的海灣,局部已經(jīng)出現(xiàn)洋殼,例如紅海、亞丁灣;

(3)青壯年期

  由于大洋中脊向兩側(cè)不斷增生,海洋邊緣又未出現(xiàn)俯沖、消減現(xiàn)象,所以大洋迅速擴(kuò)張,例如大西洋;

(4)衰落期

  大洋中脊雖然繼續(xù)擴(kuò)張?jiān)錾笱筮吘壱粋?cè)或兩側(cè)出現(xiàn)強(qiáng)烈的俯沖、消減作用海洋總面積漸趨減小,例如太平洋;

(5)殘留期

  隨著洋殼海域的縮小,終于導(dǎo)致兩側(cè)陸殼地塊相互逼近,其間僅存殘留小型洋殼盆地,例如地中海;

(6)消亡期

  海洋消失,大陸相碰,使大陸邊緣原有的沉積物強(qiáng)烈變形隆起成山,例如喜馬拉雅山脈,阿爾卑斯山脈。

  洋盆開與合雖具周期重復(fù)性,但其時(shí)間可長可短,幾億年至2000萬年不等,并無一定規(guī)律性,與洋中脊生長邊界的擴(kuò)散速率、消亡邊界的板塊俯沖速率、被動(dòng)大陸邊緣的特征等因素有關(guān)。雖然這個(gè)過程叫“威爾遜旋回”,但是裂解的大陸不可能重新閉合,即使重新閉合了,也不可能再在原處裂開,從這個(gè)意義上說不具有旋回性。由于地殼上陸地的總面積不變,當(dāng)海洋進(jìn)入收縮階段,同時(shí)也意味著其他海洋的擴(kuò)大或者新生。

  由此可見,海洋和我們一樣具有生命周期,周期的長短由多種因素決定,一個(gè)生命的結(jié)束又會(huì)以新的生命所接替。同樣,天體例如太陽、地球等也處于不斷的運(yùn)動(dòng)之中,具有壽命,那么宇宙呢?宇宙之外呢?這不正應(yīng)了老子的“萬物有道道法自然”的思想了?

  

  威爾遜旋回示意圖

 

         供稿人:孔秀

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