海洋的形成

海洋的形成

没有水、也没有任
何生命的最初地球

  海洋是怎样形成的?海水是从哪里来的?

  对这个问题目前科学还不能作出最后的答案,这是因为,它们与另一个具有普遍性的、同样未彻底解决的太阳系起源问题相联系着。

  现在的研究证明,大约在50亿年前,从太阳星云中分离出一些大大小小的星云团块。它们一边绕太阳旋转,一边自转。在运动过程中,互相碰撞,有些团块彼此结合,由小变大,逐渐成为原始的地球。星云团块碰撞过程中,在引力作用下急剧收缩,加之内部放射性元素蜕变,使原始地球不断受到加热增温;当内部温度达到足够高时,地内的物质包括铁、镍等开始熔解。在重力作用下,重的下沉并趋向地心集中,形成地核;轻者上浮,形成地壳和地幔。在高温下,内部的水分汽化与气体一起冲出来,飞升入空中。但是由于地心的引力,它们不会跑掉,只在地球周围,成为气水合一的圈层。

岩浆中夹带的水汽与冷凝结,地球表面开始有了水

  位于地表的一层地壳,在冷却凝结过程中,不断地受到地球内部剧烈运动的冲击和挤压,因而变得褶皱不平,有时还会被挤破,形成地震与火山爆发,喷出岩浆与热气。开始,这种情况发生频繁,后来渐渐变少,慢慢稳定下来。这种轻重物质分化,产生大动荡、大改组的过程,大概是在45亿年前完成了。

炽热的岩浆冲出地壳

  地壳经过冷却定形之后,地球就像个久放而风干了的苹果,表面皱纹密布,凹凸不平。高山、平原、河床、海盆,各种地形一应俱全了。

  在很长的一个时期内,天空中水气与大气共存于一体;浓云密布。天昏地暗,随着地壳逐渐冷却,大气的温度也慢慢地降低,水气以尘埃与火山灰为凝结核,变成水滴,越积越多。由于冷却不均,空气对流剧烈,形成雷电狂风,暴雨浊流,雨越下越大,一直下了很久很久。滔滔的洪水,通过千川万壑,汇集成巨大的水体,这就是原始的海洋。

  原始的海洋,海水不是咸的,而是带酸性、又是缺氧的。水分不断蒸发,反复地形云致雨,重又落回地面,把陆地和海底岩石中的盐分溶解,不断地汇集于海水中。经过亿万年的积累融合,才变成了大体匀的咸水。同时,由于大气中当时没有氧气,也没有臭氧层,紫外线可以直达地面,靠海水的保护,生物首先在海洋里诞生。大约在38亿年前,即在海洋里产生了有机物,先有低等的单细胞生物。在6亿年前的古生代,有了海藻类,在阳光下进行光合作用,产生了氧气,慢慢积累的结果,形成了臭氧层。此时,生物才开始登上陆地。

  总之,经过水量和盐分的逐渐增加,及地质历史上的沧桑巨变,原始海洋逐渐演变成今天的海洋。

大陆漂移说

大陆漂移说的创始人
──魏格纳

  早在公元1620年,英国人培根就已经发现,在地球仪上,

大陆漂移过程示意图

  南美洲东岸同非洲西岸可以很完美地衔接在一起。到了1912年,德国科学家魏格纳根据大洋岸弯曲形状的某些相似性,提出了大陆漂移的假说。经过数十年后,大量的研究表明,大陆的确是漂移的。人们根据地质、古地磁、古气候及古生物地理等方面的研究,重塑了古代时期大陆与大洋的分布。大约在2.4亿年前,地球上的大陆是汇聚在一起的,这个大陆由北极附近延至南极。地质学上叫泛大陆。在泛大陆周围则是统一的泛大洋。此后,又经过了漫长的岁月,泛大陆开始解体,北部的劳亚古陆和南部的冈瓦纳古陆开始分裂。大陆中间出现了特提斯洋(1.8亿年前)。此后,大陆继续分裂,印度洋陆块脱离澳大利亚-南极陆块,南美陆块与非洲陆块分裂;此时的印度洋、大西洋扩张开始。到了6千万年前,已经出现现代大陆和大洋的格局雏形。以后,澳大利亚裂离南极北上,阿拉伯板块与非洲板块分离,红海、亚丁湾张开,形成现代大洋和大陆的分布格局。

大洋中脊是新地壳形成的场所,熔融的
地幔物质不断沿大洋中脊轴部向上涌,
形成新海底。 在此过程中,磁颗粒像
一个个小磁针一样,与当时的地磁场平
行。随着岩层冷凝,并向两侧运动。

地球磁场的极向不是固定不变的。
每隔几万年或几十万年,地磁场的
南北极向会发生倒转,新形成的岩层
会按新的方向磁化,于是产生了大洋
中脊两侧交替出现的磁条带。

冰岛南端雷克雅内斯有中脊
对称的磁条带,其极向倒
转排列形式与太平洋中脊
的排列形式相对应,其连
续性和对称性明显可见。

  

    大陆的漂移由扩张的海底也能得到证实。纵贯大洋底部的洋中脊,是形成新洋底的地方;地幔物质上升涌出,冷凝形成新的洋底,并推动先形成的洋底向两侧对称地扩张;海底与大陆结合部的海沟,是洋底灭亡的场所。当洋底扩展移至大陆边缘的海沟处时,向下俯冲潜没在大陆地壳之下,使之重新返回到地幔中去。

大陆漂移的证据

2.7亿年前的泛大陆。泛大陆
又叫联合古大陆,是两亿年
来大陆漂移的起点,泛大陆
北面陆,它包括北美、欧洲
和亚洲;南面亿列叫冈瓦纳
古陆,包括南极洲、非洲、
南美洲、澳大利亚和印度、
阿拉伯半岛。

  从地图上看出,大西洋两岸海岸线弯曲形状非常相似,但细究起来,并不十分吻合。这是因为海岸线并不是真正的大陆边缘,它在地质历史中随着海平面升降和侵蚀堆积作用发生过很大的变迁。1965年,英国科学家布拉德借助计算机,按1000米等深线,将大西洋两缘完美地拚合起来,如此完美的大陆拚合,只能说明它们曾经连在一起。此外,美洲和非洲、欧洲在地质构造、古生物化石的分布方面都有密切联系。例如,北美洲纽芬兰一带的褶皱山系与西北欧斯堪的纳维亚半岛的褶皱山系遥相呼应;美国阿巴拉契亚山的海西褶皱带,其东端没入大西洋,延至英国西南部和中欧一带又重出现;非洲西部的古老岩层可与巴西的古老岩层相衔接。这就好比两块撕碎了的报纸,按其参差的毛边可以拼接起来,而且其上的印刷文字也可以相互连接。我们不能不承认这样的两片破报纸是由一大张撕开来的。

古南美和非洲都曾找到过中龙化石。

 

  古生物化石,也同样证实大陆曾是连在一起的。比如广布于澳大利亚、印度、南美、非洲等南方大陆晚古生代地层中的羊齿植物化石,在南极洲也有分布。此外,被大洋隔开的南极洲、南非和印度的水龙兽类和迷齿类动物群,具有惊人的相似性。这些动物也见于劳亚大陆。如果这些大陆曾经不是连在一起,很难设想这些陆生动物和植物是怎样远涉重洋,分布于世界各地的。

广布于澳大利亚、印度、南美、非洲
大陆晚古生代地层中的古植物舌羊齿

北大洋隔开的南极洲、南非
和印度的水龙兽和迷齿类动
物群,具有惊人的相似性。

犬颔兽

古生代爬行动物


板块构造说

  板块构造理论,是从海底研究得出的,是了解地球形态的一把钥匙。

板块构造层

板块构造示意图

  地球表层是由一些板块合并而成.这些板块就像浮在海面的冰山,在熔融的地幔岩浆上漂浮运动。所谓板块构造,讲的就是这些坚硬的岩石板块以及它们的运动体系。地球表层主要有六个基本板块,板块是坚如磐石,其内部是稳定的,地壳处于比较宁静之中,而板块之间的交界处是地壳运动激烈的地带,经常发生火山喷发、地震、岩层的挤压褶皱及断裂。

  六大板块中,太平洋板块完全由大洋岩石圈组成,而大西洋由洋中央海底山脉分开,一半属于亚欧板块和非洲板块,一半属于美洲板块。印度洋,也由人字形的海底山脉分开,使印度洋洋底分别属于非洲板块、印度板块和南极板块。所以,这些板块是由大洋岩石圈及大陆岩石圈组成,它包含了海洋与大陆。

海底扩张

板块汇聚

 

 

 

 

 

 

 

 

  板块为什么会运动,它的动力来自何处? 目前的科学知识告诉我们,主要是地幔深处的热对流作用。地球深部的核心称地核,它是高温熔融的。它使地核外围的地幔加温,地幔温度很高,靠近地核的岩层也熔化。地幔下部的导热性不能有效地将地核的热量散发出去,使热量积聚,致使地幔逐渐升高温度,地幔物质成为塑性状态,形成对流形式的运动。地幔的热对流是在大洋中的海底山脉(又称洋中脊)处上升。沿着海底水平运动,到大洋边缘的海沟岛弧带,随着水平长距离运动而冷却,而沿海沟带下沉,又回到高温的地幔层中消失。

海底扩张时对流的地幔软流层

  由于地幔的对流运动,使得漂浮在它上面的板块也被带动做水平运动。所以,地幔的热对流是带动板块运动的传送带。板块从大洋中脊两侧各自做分离的运动。这运动的板块最终总会有相遇的,相遇相互碰撞,当大洋板块与大陆板块相碰撞,大洋板块密度大而重,就插到大陆板块之下,在碰撞向下插入处就形成大洋边缘的深海沟。假使是两个大陆板块相碰撞,则互相挤压,使两个板块的接触带挤压变形,形成巨大的山系,如喜马拉雅山系就是欧亚板块与印度板块挤压而形成的。因此,大洋底部的运动,形成大洋边缘岛弧海沟复杂的地貌,也构成大陆上巨大的山系,板块构造控制了整个地球的地表形态。

板块分布示意图

海底轮廓

地球上的海底地貌

  海底是地球表面的一部分。海底并非我们想象中那么平坦,倘若沧海真的变成了桑田,就会发现,海底世界的面貌和我们居住的陆地十分相似:有雄伟的高山,有深邃的海沟与峡谷,还有辽阔的平原。世界大洋的海底像个大水盆,边缘是浅水的大陆架,中间是深海盆地,洋底有高山深谷及深海大平原。位于太平洋的马里亚纳海沟深得让人难以置信,如果把世界最高峰放进去,都不会露出水面分毫。

  人们通过地震波及重力测量,了解海底地壳的结构。海洋地壳主要是玄武岩层,厚约5000米,而大陆地壳主要是花岗岩层,平均厚度33千米。大洋底始终都在更新和不断成长,每年扩张新生的洋底大约有6厘米左右。洋中脊,使大洋底隆起的"脊梁骨",世界大洋中脊总长约8万公里,月瞻仰底面积的1/3,海底扩张就从这儿起始。

  根据大量的海深测量资料,人们已清楚知道,海底的基本轮廓是这样的:沿岸陆地,从海岸向外延伸,是坡度不大、比较平坦的海底,这个地带称"大陆架";再向外是相当陡峭的斜坡,急剧向下直到3000米深,这个斜坡叫"大陆坡";从大陆坡往下便是广阔的大洋底部了。整个海洋面积中,大陆架和大陆坡占2底占80%左右

假使我们把海洋底部的轮廓,成 个示像个水盆的样子。

海底地貌立体示意图



  大陆架浅海的海底地形起伏一般不大,上面盖着一层厚度不等的泥沙碎石,它们主要是河流从陆地上搬运来的。但是,有的地方,如南北美洲太平洋沿岸,地中海沿岸,山脉紧靠海边,海底地形就比较崎呕陡峭;有的地方,如我国黄海沿岸,大河下游的河口海湾一带,陆地上地势平坦,海底也是起伏不大的宽广的大陆架。

  大洋底部位于几千米深处。洋底主要是深水的盆地、深海大平原、规模宏大的海底山脉和海底高原;还有一些孤立的洋底火山,巨大的珊瑚岛礁等等。这些地形与陆地地形不同,是在海洋中形成的。大洋底部表面覆盖着一层厚度不大的海底沉积物,称为深海软泥。

  海底为什么有这样的轮廓?大陆架、大陆坡与大洋底为什么有如此巨大的差异性呢?这是由于海底的地壳构造决定的。

  在整个海底世界,大洋地约占海洋总面积的80%,宏伟的海底山脉,广漠的海底平原,深邃的海沟,上面均盖着厚度不一、火红或黑的沉积物,巴大洋装点的气势磅礴、雄伟壮丽。

大陆架

海岸照片

  大陆架是大陆的自然延伸,坡度一般较小,起伏也不多。世界大陆架总面积约为2700多万平方公里,平均宽度约为75公里,占海洋总面积的8%。大陆架浅海靠近人类的住地,与人类关系最为密切,大约90%的渔业资源来自陆架浅海。人类自古以来在这里捕鱼、捉蟹、赶海,享"鱼盐之利,舟楫之便"。随着生产的发展,人们又在这里开辟浴场、开采石油,利用这里的阳光、沙滩和新鲜空气,开辟旅游度假区。

耸立在大陆架上的石油井架

  在许多浅海海底,可以发现有蜿蜒曲折的水下河谷,有趣的是它们常常可以同陆地的河谷相对应起来。像北美的哈德逊水下河谷就很明显,它沿东南方向伸到大西洋底,顶端是浅平的半圆形,向"下游"逐渐变深,最深处在海面以下100米,而谷地两旁的海底深度只有40米。哈德逊水下河谷的下游出口处呈三角形散开,就好像河流入海的宽大河口一样。在东南亚,苏门答腊与加里曼丹之间的巽他大陆架上,有着树枝状的水下河谷系统,一条是向北流,一条向南流,两条水下河谷的海底"分水岭",就是二片微微上凸的海底高地。这两条水下河谷底部都是慢慢地向下游倾斜的,它们的横剖面与平面外形同陆地上的河谷简直一模一样。另外,在欧洲西北部围绕着英伦三岛的一片广阔的大陆架浅海底,也有几条极为明显的水下河谷。现在地图上,易北河、莱茵河、威悉河都是分开单独入海的,假使把它们各自的水下河谷连接起来,那么可以看到,它们入海后通过各自海底的河谷,向北延伸,最后三条河谷汇合一起"注人"北海了。从法国、英国注入大西洋的河流,不少是同海底水下河谷相连接的。甚至英吉利海峡的本身,就是一条通向大西洋的海底谷地。

  为什么它们如此地酷似陆地上的河谷?这同大陆架的形成有密切的关系。

  原来,大陆架曾经是陆地的一部分,只是由于海平面的升降变化,使得陆地边缘的这一部分,在一个时期里沉溺在海面以下,成为浅海的环境。