第四章 海底扩张
地球表面约71%的面积为海水所覆盖,其中海水深度大于2000m的洋盆面积又占海洋面积的60%,因此要认知地球及地球演化,不了解海洋,不了解海洋地质及海洋地球物理知识几乎是不可能的,更何况被海水覆盖的地区也并不都是大洋盆地。
第一节 海底地形
海底地形即海水淹没之下的固体地球表面形态。由于海水掩盖,所以海底的地貌景观及空间分布难以直接观察,但通过海底测深、侧扫声纳,以及深海钻探所获得的越来越多的洋底地形(微地形)剖面表明,整个洋底地形大多是构造地形和火山地形,洋底并不平坦,高低之差大于大陆,共包括三大地形单元及若干次一级地形单元(图4.1)。这些地形单元与大陆地表形态一样,都是地球内、外动力(主要是内动力)直接作用的结果。
大洋中脊
大洋中脊又称中央海岭,简称洋中脊、中洋脊、洋隆等,约占海洋总面积的33%,是地球上最长(总长约64000km)①、最宽的全球性环形洋中山系,也就是说,大西洋、印度洋、太平洋、北冰洋内均有连续延伸的中央海岭(图4.2)。太平洋内由于海岭位置偏东,起伏程度也小于大西洋中脊,故称东太平洋海隆;大西洋中脊呈“S”形,与两岸轮廓平行;印度洋中脊呈倒置的“Y”字形。三大洋中脊南端在南半球相互连接,其中东太平洋海隆至澳大利亚以南与印度洋中脊东南支相接,印度洋的西南支绕行于非洲以南与大西洋中脊南端相接;北端,东太平洋海隆向北伸进加利福尼亚湾,印度洋中脊北支伸入亚丁湾和红海,并与东非大裂谷相接,大西洋中脊向北穿过冰岛,延入北冰洋,并在勒拿河河口附近伸向西伯利亚。
洋中脊的走向大都与大陆边缘平行,并随大陆边缘形态的转折变化而变化。脊顶水深大多在2000~3000m之间,但有少数脊峰可露出水面成为岛屿,如冰岛、亚速尔群岛、复活节岛等。中脊宽度多在1000~2000m之间,但宽度变化很大。纵向上(脊顶区)呈波状起伏形态,并由一系列大致平行的岭脊和谷地相间排列组成,地形异常崎岖,上覆沉积物极薄,甚至缺失;横向上(脊翼区),有一系列错断岭脊走向的大断裂(图4.3),断裂带两侧海底被分割成深度不同的台阶,上覆沉积物渐次增厚,岭脊和谷地间的高差则逐渐减小,有的谷地还被沉积物充填呈台阶状。远离脊翼可出现较为平滑的地形,延至洋盆底部则可出现深海平原地形。
大洋中脊既是最大的海底地形单元,也是最重要的海底构造单元。
大洋盆地大洋盆地即洋盆底部海域,狭义的大洋盆地是指界于大洋中脊和大陆边缘之间的深海海区。太平洋和大西洋的大洋盆地被洋中脊一分为二,成为两个大洋盆地,而印度洋则被三叉形的洋中脊分为三个大洋盆地。
大洋盆地还可被海岭等正向地形所分割,构成水深4000~5000m的次一级海底洼地即海盆,海盆底部发育深海平原,深海平原由起伏的玄武岩基底和厚度较大的沉积物披盖构成,坡度小于1/1000,是地球上最平坦的区域。若海盆沉积物覆盖无几,底部地形实际为基岩所控制,则可构成深海丘陵,深海丘陵常分布于深海平原向大洋中脊过渡一侧。由于太平洋深海平原不发育,而大西洋则无此障碍,所以大西洋深海平原十分发育。
大洋盆地中外形略呈等轴状的宽缓盆地称海盆,这种海盆在世界大洋中约有50个,而两坡较缓的长条形海底洼地则称海槽,与长条状洼地相对应的长条形海底高地则称海岭或海脊。洋盆中的海岭区几乎没有地震活动,故又称无震海岭。属火山成因的海岭称海山,海山多孤立地散布于洋盆中,但当海山露出水面时即为火山岛,火山岛和海山排列成行时则构成火山岛链。海山的顶端一般为锯齿状,但也有呈平坦状的。平坦状的海山称平顶海山,也称盖奥特(Guyot)。盖奥特主要见于太平洋(约有220座),顶面水深数百米至2000多米不等,是由于火山岛被海蚀作用削平后又沉没于海洋中所形成的。
三大洋中还散布有外形呈等轴状的、宽缓的海底高地——海隆(如百慕大海隆)和海台(如塞舌耳群岛的马斯卡林海台)。海隆与海台不同,海隆四周为陡坡,海台四周为缓坡。海隆和海台一般由熔岩堆积形成,但也有具花岗岩基底的海台,这类海台亦可称微陆块。海台在印度洋中最为发育。
大洋盆地是海底三大巨形单元中最大的海底地形单元,约占海洋总面积的45%。