书城科普科学与海洋
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第56章 貌似陆地的海底(2)

海沟的深度一般大于6000米。世界上最深的海沟在太平洋西侧,叫马里亚纳海沟。它的最深点查林杰深渊最大深度为11034米,位于北纬11°21′,东经142°12′。如果把世界屋脊珠穆朗玛峰移到这里,将被淹没在2000米的水下。海沟的长度不一,从500千米到4500千米不等。世界最长的海沟是印度洋的瓜哇海沟,长达4500千米。有些人把秘鲁海沟、智利海沟合称为秘鲁—智利海沟,其长度达5900多千米。据调查,这两条海沟虽然靠近,几乎首尾相接,但中间有断开,目前尚未衔接起来。海沟的宽度在40~120千米之间,全球最宽的海沟是太平洋西北部的千岛海沟,其平均宽度约为120千米,最宽处大大超过这个数,距离相当于北京至天津那么远,听起来也够宽了,但在大洋底的构造里,算是最窄的地形了。

大洋中脊

人有脊梁,船有龙骨。这是人和船成为一定形状的重要支柱。因而人能立于天地之间,船能行于大洋之上。

海洋也有脊梁,大洋的脊梁就是大洋中脊,它决定着海洋的成长。

1873年,“挑战者”号船上的科学家在大西洋上进行海洋调查,用普通的侧深锤测量水深时,发现了一个奇怪的现象,大西洋中部的水深只有1000米左右,反而比大洋两侧浅得多。这出乎他们的预料,按照一般推理,越往大洋的中心部位,应该越深。为打消这个疑虑,他们又测了几个点,结果还是如此,他们把这个事实记录在案。1925~1927年间,德国“流星”号调查船利用回声测深仪,对大西洋水深又进行了详细的测量,并且绘出了海图,证实了大西洋中部有一条纵贯南北的山脉。这一发现,引起了当时人们的震惊,吸引了更多的科学家来此调查。大西洋中部的这条巨大山脉,像它的脊梁,因而取名叫“大西洋中脊”。

大西洋中脊的峰是锯齿形的,分布在大西洋中间,大致与东西两岸平行,呈“S”形纵贯南北。自北极圈附近的冰岛开始,曲折蜿蜒直到南纬40°,长达1.7万千米,宽为1500~2000千米不等,约占大西洋的1/3。其高度差别很大,许多地方高出海底5000多米,平均高度约为3000多米。高出海面部分,成了岛屿,如冰岛就是大洋中脊高出水面的一部分。这样巨大规模的山脉,是陆地上任何山脉无法比拟的。更为奇特的是,在大洋中脊的峰顶,沿轴向还有一条狭窄的地堑,叫中央裂谷,宽约为30~40千米,深约为1000~3000米。

它把大洋中脊的峰顶分为两列平行的脊峰。

许多观测表明,在中央裂谷一带,经常发生地震,而且还经常地释放热量。这里是地壳最薄弱的地方,地幔的高温熔岩从这里流出,遇到冷的海水凝固成岩。经过科学家研究鉴定,这里就是产生新洋壳的地方。较老的大洋底,不断地从这里被新生的洋底推向两侧,更老的洋底被较老的推向更远的地方。

随后,人们在印度洋和太平洋也相继发现了大洋中脊。印度洋中脊呈“人”字形分布,西南的一支绕过非洲南端,与大西洋中脊连接起来;东南走向的一支绕过大洋洲以后,与东太平洋海底隆起的南端相衔接。这两支洋脊在印度洋中部靠拢,在印度洋北部合二为一,并向西北倾斜,构成了一个大大的“人”字形,成为印度洋“骨架”。

大洋的洋中脊是彼此互相联结的一个整体,是全球规模的洋底山系。它起自北冰洋,纵贯大西洋,与印度洋、太平洋连接,北上直达北美洲沿岸,全长达8万多千米,相当于陆地山脉的总和。

海底火山与平顶山

海底火山的分布相当广泛,大洋底散布的许多圆锥山都是它们的杰作。火山喷发后留下的山体都是圆锥形状。据统计,全世界共有海底火山2万多座,太平洋就拥有一半以上。这些火山中有的已经衰老死亡,有的正处在年轻活跃时期,有的则在休眠,不一定什么时候苏醒又“东山再起”。现有的活火山,除少量零散分布在大洋以外,绝大部分在岛弧、中央海岭的断裂带上,呈带状分布,统称海底火山带。太平洋周围的地震火山,释放的能量约占全球的80%。海底火山,死的也好,活的也好,统称为海山。海山的个头有大有小,一二千米高的小海山最多,超过5千米高的海山就少得多了,露出海面的海山(海岛)更是屈指可数了。美国的夏威夷岛就是海底火山的功劳。它拥有面积1万多平方千米,有10万余居民,气候湿润,森林茂密,土地肥沃,盛产甘蔗与咖啡,山清水秀,有良港与机场,是旅游的胜地。

夏威夷岛上至今还留有5个盾状火山,其中冒纳罗亚火山海拔4170米,它的大喷火口直径达5000米,常有红色熔岩流出。1950年曾经大规模地喷发过,是世界上著名的活火山。

海底山有圆顶,也有平顶。平顶山的山头好像是被什么力量削去的。以前,人们也不知道海底还有这种平顶的山。第二次世界大战期间,为了适应海战的要求,需要摸清海底的情况,便于军舰潜艇活动。美国科学家、普林顿大学教授H.H.赫斯当时在“约翰逊”号任船长,接受了美国军方的命令,负责调查太平洋洋底的情况。

他带领全舰官兵,利用回声测深仪,对太平洋海底进行了普遍的调查,发现了数量众多的海底山,它们或是孤立的山峰,或是山峰群,大多数成队列式排列着。这是由裂谷缝隙中喷溢而出的火山熔岩形成的。这种奇特的平顶山有高有矮,大都在200米以下,有的甚至在2000米水下。凡水深小于200米的平顶山,赫斯称它为“海滩”。1946年,赫斯正式命名水深大于200米的平顶山为“盖约特”。

赫斯发现海底平顶山之后,当时非常纳闷。他苦苦思索着:山顶为什么会那么平坦?滚圆的山头到哪儿去了?后来,科学家们经过研究终于解开了这个谜。原来海底火山喷发之后形成的山体,山头当时的确是完整的。

如果海山的山头高出海面很多,任凭海浪怎样拍打冲刷,都无法动摇它,因为海山站稳了脚跟,变成了真正的海岛,夏威夷岛就是一例。倘若海底火山一开始就比较小,处于海面以下很多,海浪的力量达不到,山头也安然无恙。只有那些不高不矮、山头略高于海面的,海浪趁它立足不稳,拼命地进行拍打冲刷,年深日久,就把山头削平了,成了略低于海面、顶部平坦的平顶山。

海底温泉

现在的海底有无温泉?海底的温泉是什么样子?近20年来,经过科学家反复调查,发现现在的大洋底也有温泉,可惜一般人无法看到。只有等到有朝一日,具备了到大洋底旅游的条件时,大家才可能去一饱眼福。

1977年10月,美国科学家乘“阿尔文”号深潜器,来到东太平洋海隆的加拉帕格斯深海底,在不断裂谷地进行考察时惊奇地发现:这里的海底上耸立着一个个黑色烟囱状的怪物,它的高度一般为2~5米,呈上细下粗的圆筒状。从“烟囱”口冒出与周围海水不一样的液体,这里的温度高达350℃。在“烟囱”区附近,水温常年在30℃以上,而一般洋底的水温只有4℃。可见,这些海底“烟囱”就是海底的温泉。

在如此高温的大洋底,有活着的生物吗?科学家进一步考察,发现在海底温泉口周围,不仅有生物,而且形成了一个新奇的生物乐园:有血红色的管状蠕虫,像一根根红色塑料管,最长的达3米,横七竖八地排列着。

它用血红色肉芽般的触手,捕捉、滤食水中的食物。科学家称这里为“深海绿洲”。这里处在水下几千米的海底,没有阳光,不能进行光合作用,没有海藻类植物,这里的动物靠什么生活呢?科学家们研究认为:这里水中的营养盐极为丰富,是一般海底的300倍,比生物丰富的水域也高3~4倍。这里的海洋细菌,靠吞食温泉中丰富的硫化物而大量迅速地蔓延滋生;然后,海洋细菌又成了蠕虫、虾蟹与蛤的美味。在这个特殊的深海环境里,孕育出一个黑暗、高压下生存的生物群落。看来,“万物生长靠太阳”的说法,在这里不活用。

温泉,不但养育了一批奇特的海洋生物,还能在短时间内,生成人们所需要的宝贵矿物。那些“黑烟囱”冒出来的炽热的溶液,含有丰富的铜、铁、硫、锌,还有少量的铅、银、金、钴等金属和其他一些微量元素。

当这些热液与4℃的海水混合后,原来无色透明的溶液立刻变成了黑色的“烟柱”。经过化验,这些烟柱都是金属硫化物的微粒。这些微粒往上跑不了多高,就像天女散花从烟柱顶端四散落下,沉积在烟囱的周围,形成了含量很高的矿物堆。人们过去知道的天然成矿历史,是以百万年来计算的。现在开采的石油、煤、铁等矿,都是经历了千万年后才形成的。而在深海底的温泉中,通过黑烟囱的化学作用来造矿,大大地缩短了成矿的时间。一个黑烟囱从开始喷发,到最终“死亡”,一般只要十几年到几十年。在短短几十年的时间里,一个黑烟囱,可以累积造矿近百吨。而且这种矿,基本没有土、石等杂质,都是些含量很高的各种金属的化合物,稍加分解处理就可以利用。这是科学家在海底温泉的重大发现。

海底温泉多在海洋地壳扩张的中心区,即在大洋中脊及其断裂谷中。仪在东太平洋海隆一个长6千米、宽0.5千米的断裂谷底,就发现10多个温泉口。在大西洋、印度洋和红海都发现了这样的海底温泉。初步估算,这些海底温泉,每年注入海洋的热水,相当于世界河流水量的1/3。它抛在海底的矿物,每年达十几万吨。在陆地矿产接近枯竭的时候,这一新发现的价值之重大,就不言而喻了。