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第3章 海洋的奥秘(1)

海洋的形成

解释海洋的形成,最早抛弃带有迷信色彩的传说的是法国人鲍蒙。1852年,他提出一种假说,地球是从太阳爆炸分裂出来的,最初的地球是一个火球,同太阳一样发热发光。后来热量散失,逐渐冷却,外面便结成一层硬壳,里面继续冷却,根据热胀冷缩的原理,冷缩的部分便有了空隙,在重力作用下,地壳便大规模的下陷,下陷程度,极不规则,形成地壳的褶皱。这一假说,把地球比作一个干透的苹果,随着果肉的干缩,果皮就发生皱缩,地球也一样,随着地幔的冷缩外壳发生了皱缩,有的地方凹下,有的地方凸出。

地球的内部是熔岩,在重力的作用下,不时寻找裂缝涌出来,便引起火山和地震。随着火山从深处迸出的熔岩,在地壳上缓缓流动,又把裂缝填平填满。

就这样地壳一层一层加厚。地壳的变厚,有力阻止了地球深处熔岩的迸出,火山活动也就逐渐减少,地球的表面轮廓也就基本固定下来,高耸的部分便是陆地,低陷的部分便是海洋。

这种火天冷缩成海之说,不再是纯粹的想象和神话,而是有着相当程度的科学见解,因而得到许多人的拥护,在19世纪下半叶至20世纪初期,地质学界一直将它奉为经典。但是,用冷缩说解释山脉的凸起,海洋的形成,并把它比作苹果同果肉干缩而发生褶皱,毕竟有些牵强附会。把复杂问题简单化,初听起来,饶有兴趣;强究起来,则矛盾百出,不合情理,难道8000多米高的高峰和1万多米深的海底,也是冷缩形成的吗?地壳冷缩固定以后,又为什么还有沧海桑田之变?喜马拉雅山为什么可以从海底升起来?

鲍蒙提出冷缩说之后的120年,美国天文学家霍伊尔,在1972年,提出一个完全相反的说法,叫做“新星云假说”,说地球原来是个冷球,是由于放射性元素蜕变生热,才能慢慢热起来的。霍伊尔认为:原始的地球上既没有海洋,又没有大气,是一个没有生命的世界。当时的地球是一个温度很低的冷球。后来又怎么变热了呢?那是地球内部的一些放射性蜕变中释放出大量的热,使地球内部的温度逐渐升高,高到竟把地内物质熔解成了岩浆。冷球变热之后,又由于重力作用,重物质便往下沉,轻物质便上浮。铁、镍等重金属沉入地底,形成地球核心部分。硅酸盐等不轻不重的物质包围在地核外面,形成地幔,地幔的表层便是地壳。水汽、大气则飞向天空,形成厚厚的大气层。

当然,地球内放射物质释放出来的热并不是无限的,它只能越来越少,越来越弱,因此,原来的冷球,发了一阵高烧之后,又得冷却下来,特别是外层冷却最快,终于凝固了,变成了地壳。地球内部冷得很慢,直至今日,仍有上千度的高温,保持着可塑性熔岩状态,由于高温和高压,在深层翻滚对流,有时难免不从地壳薄弱处冲出来,形成火山。

地球表面冷却,天空水汽便凝聚成雨,接着便整年整年地下着滂沱大雨,这才使地球上的坑洼地带积满了水,形成大海大洋。这样说米,海洋的形成只能是在地球之后,但至少也有30亿年历史了,也许最初大洋大海没有这么多的水,后来,随着火山的活动,地下水的上冒,随着大陆的形成,泉水的流入,大洋大海才逐渐充满了水,才成了这个样子。众说纷纭,莫衷一是关于海洋的形成,还有很多种说法,各种说法都有一些道理,又都有一些不足,孰是孰非,孰优孰劣,有待进一步考察研究。

1.分出说

地球上有四大洋,其中最深的要算太平洋,谁能说清太平洋盆的形成,问题就解决一大半了。

半个多世纪以前,美国天文学家乔治·达尔文(进化论创始人达尔文的儿子)提出一个十分大胆的说法,叫做“月球分出说”。乔治·达尔文认为:地球的早期处于半熔融状态,它自转速度比现在快得多。同时在太阳引力作用下会发生潮汐。如果潮汐的振动周期与地球的固有振动周期相同,使会发生共振现象,使振幅越来越大,最终有可能引起局部破裂,部分物体飞离地球。现在的月亮,就是20亿年以前,地球在这种自转中甩出去的小火球,那个小火球的体积相当于地球的1/6,留下一个大坑,便是太平洋的洋盆,以后注满水,便是今天占整个海洋面积一半的太平洋。

支持乔治·达尔文说法的人,列举很多理由;第一,月球的密度与地球浅部物质密度近似;第二,只有太平洋洋底几乎全是玄武岩,而其他洋底在玄武岩上面还覆盖了花岗石,由此推测,太平洋的花岗岩都飞到月球上去了;第三,月球上没有地球那样的磁场,那是因为地球内核有铁,月亮没有这个内核;第四,人们从珊瑚化石了解到地球自转速度确有愈早愈快的现象,就是说甩出去是可能的。

随着宇航技术的迅速发展,“飞出说”明显出现了许多漏洞。宇航员从月球上带回的土壤砂石跟地球上并不相同,它并不是花岗岩组成,太平洋底花岗岩飞到月球上去了纯是无稽之谈。而且月球上也有磁场,说明也有带铁质的熔融核心。另外,经测定,月球和地球具有同一年龄,大约都是45亿年前形成的,因此月球是20亿年前从地球上太平洋区域分离出去的说法,根本站不住脚。

2.水成说

持这种观点的人认为,早先的地球被混沌水所包围,整个地球都浸泡在水里面,或者说整个地球全是海洋,没有陆地。后来,在这混沌水中逐渐沉积出矿物和岩石,生成原始的花岗岩的地壳,并逐渐发展成为陆地。因为他们把各种矿物和岩石的形成都归结为水中物沉淀的结果,所以这一假说就叫“水成说”。

水成说认为地球上先有海洋后有陆地,陆地产生于海洋之中。这与今天的实际考察结果正好相反,陆地至少有45亿岁,而海洋是在其后10多亿年才出现的。

3.陨石说

有人认为,大约在两亿年前,一颗比月球还大的地球卫星,从万里之遥坠落下来,其威力之猛,超过几十上百个原子弹。偌大的卫星撞到地面上,不仅冲开了大陆硅铝壳,还穿过了硅镁层,甚至可能深入地幔之中。这样一撞,地球的表面,就会有一个大坑,这样一撞,就会引起地球剧烈膨胀,甚至开裂,地下水冒将出来,流进裂缝坑洼地带,这便形成了海洋。后来,又有人估计撞地球的陨星没有月亮大,半径只有500公里。因为太大了,地球不改变形状也会更换位置,如果地球不按原轨道运行了,那会是什么情景?

太不可思议了。即使半径500公里的陨星撞在地球上,形成的环形坑半径也可达300—7000公里。不过这一假说也不能说全无道理,造成太平洋盆底的巨大凹陷和地壳的破裂、变易的原动力,不就有了着落了吗?但是这毕竟是臆测性的,缺乏足够的科学根据。

4.沉陷说

持这种观点的认为:大陆在漫长的岁月中经历了若干次升降运动,时而下沉,为海水淹没,时而上升,露出海面。因此,我们所见到的海洋,只不过是因下沉而被海水淹没的大陆罢了。

这种沧桑之变,前面我们已经写过了。但是用来解释海洋的形成,似乎说得很透,又似乎什么也没有说清。沧桑变化的例子多得很;如美国孤岛海丘1.4亿年前曾是岛屿,后来逐渐下沉,到200万年前完全没入水中。又如离日本120公里的海域里,有一块200公里长80公里宽的陆地,于2200万年前开始下沉,每一万年下沉一米多,现在已下沉到了2000米深处。又如芬兰岸边的波罗的海海底正在上升,100年前芬兰渔夫在贴水面岸石上刻的标记,待子孙们去寻找,那标记已经高出水面两米多了。

但是,无论举多少例子,都是个别现象。从某一局部来说,大海变陆地,或陆地变大海,都是千真万确的事实,而由此得出今天的海洋就是过去的陆地这一普遍性结论则是错误的。20世界初,人们发现海洋具有完全不同大陆的物质成分,在耸入云霄的喜马拉雅山上,可以找到鱼的化石,茫茫大海水之下却很少发现沉陷大陆的踪影,那又怎么简单断言今天的整个海洋就是昔日的陆地呢?

海底扩张和板块学说

魏格纳的漂移说,给后人的启示极大,实际上为板块理论打下了基础。

可惜魏格纳还没有来得及对漂移的动力机制作出符合解释就死了。但科学总是向前发展的,美国地质学家赫斯和迪茨,根据英国霍姆斯“大陆是被动地在地幔对流体上漂移”的论述,提出了“海底扩张说”,把魏格纳的大陆漂移学说推到一个新阶段。

大家知道,我们的地球分三层,表层叫地壳,平均深度有40公里,中层叫地幔,有2900公里,占了地球质量的68.1%。里层叫地核,最厚,有3071公里,但只占地球质量的20%左右。整个地球就像一个鸡蛋一样,地壳相当蛋壳,地幔好比蛋白,地核就是蛋黄。地幔由硅镁物质组成,温度很高,压力极大,地幔物质处于熔融状态,就像沸腾的钢水,不断翻滚、对流。当地壳的某一部分受不住地幔的压力时,熔融物质不断上涌,地壳便不断增厚,再往上升,在陆地上就形成横亘的山脉,在海洋中就形成高耸的海岭。大洋中脊的出现和大洋底盆的更新,都是地幔对流,熔融物上涌的结果,据此,赫斯和迪茨得出结论:由于地幔对流,熔融物上涌,洋底以中脊为轴,不断向两侧扩张,洋盆逐渐扩大,从而提出海底扩张学说。洋底在扩张的过程中,其边缘遇到强大的阻力,扩张便受到阻碍,这时地壳的一部分,钻入地幔之中而被地幔熔化、吸收、形成很深的海沟。又由于挤压的作用,海沟向大陆一侧会顶翘起来,成为岛弧,使海沟与岛弧形影相随。这种奇妙现象,从发生发展到结束,大约需要两亿年。这就不难理解,为什么至少有30亿年历史的大洋,洋底却总是那么年轻,总难找到超过两亿年的古老岩石。

1968年法国人勒皮把“海扩张学说”发展成为“板块构造学说”。

板块学说和大陆漂移学说都认为地球表层是漂移着的,但它们的机制并不相同,后者认为是硅铝层在硅镁层上漂浮,而前者则认为岩石圈在地幔软流圈上漂浮。

什么叫岩石圈呢?原来地幔上还有一层物质结构,跟地壳一样坚硬,它的厚度(包括地壳在内)有75—100公里,这个区域就叫岩石圈。岩石圈下面才是软流圈,软流圈下面又变得十分坚硬,叫做“中圈”,中圈之下才是地核。因此大陆漂移并不像魏格纳所说的那样是硅铝层漂浮在硅镁层上,也不像海底扩张学说所说,坚硬的地壳驮在整个地幔对流体上,被动地缓缓漂移,而是岩石圈漂浮在软流圈的对流体上,无论大陆或洋底都随着岩石圈的漂移而漂移。

勒皮雄把整个地球的岩石圈分为六大块:太平洋板块,印度洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块和南极洲板块。由于这几块岩石圈的面积大得很,而厚度只有75—100公里,很像几块板子故称板块。这六大板块,并无海洋陆地之分,非洲板块既包括非洲大陆也包括其他东西印度洋的一部分,和西面的大西洋一部分;美洲板块既有绝大部分美洲在内,也有大半个大西洋在内。这六大板块有的相背而行,两板分离界线便是大洋中脊,那里经常出现地震、中央裂谷等过去无法解释的怪现象。有的相向而行,地壳因而产生褶皱,地层隆起,连绵不断的高山便出现了。亚欧板块与印度板块相向运动,喜马拉雅山便拔地而起,成了世界屋脊。

板块学说不仅能解释陆地山脉的形成,而且能解释整个陆地上的海洋里的各种地质现象。它彻底打破了海陆固定不变的传统地质观念,使地球科学理论发生了根本性变化,因此,从大陆漂移说到海底扩张进而到板块学说兴起,人们称这是地球科学上的革命。

海和洋

当人类第一次离开地球,从太空遥望自己的家园时,人们惊讶地发现,地球是一颗蔚蓝色的水球。这是为什么呢?原来,在地球上的5.11亿平方公里的总面积中,海洋占了70.8%,面积达3.62亿平方公里,大约有38个中国这么大。所以,从太空远远望去,地球就成为一颗蔚蓝色的水球了。

地球上的陆地不仅比海洋小,而且显得比较零碎,这里一片,那里一块,好像突出在海洋上的一些大的“岛屿”。海洋却是连成一片的,各大洋都彼此相通,形成一个统一的世界大洋。所以,地球表面不是陆地分隔海洋,而是海洋包围陆地,地球上的居民全生活在大大小小的“岛屿”之上,只不过,有些“岛屿”相当大而已。

地球上水地很多,大大小小的湖泊、河流星罗棋布,而在其中唱主角的,对地球的方方面面形成显著影响的,自然首推海洋,因为海洋水总体积约有133899万立方公里,约占地球上水储量的96.5%。假如地球是一个平滑的球体,把海洋水平铺在地球表面,世界将出现一个深达2440米的环球大洋。

海洋是地球表面除陆地水以外的水体的总称,人们习惯上称它为海洋。

其实,“海”和“洋”就地理位置和自然条件来说,它们是海洋大家庭中的不同成员。可以这么说,“洋”犹如地球水域的躯干,而“海”连同另外两个成员——“海湾”和“海峡”则是它的肢体。

“洋”指海洋的中心部分,是海洋的主体,面积广大,约占海洋总面积的89%。它深度大,其中4000—6000米之间的大洋面积约占全部大洋面积的近3/5。大洋的水温和盐度比较稳定,受大陆的影响较小,又有独立的潮汐系统和完整的洋流系统,色较高多呈蓝色,且水体的透明度较大。

世界的大洋是广阔连续的水域,通常分为太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。有的海洋学者,还把太平洋、大西洋和印度洋最南部的连通的水体,单独划分出来,称为南大洋。

“海”是大洋的边缘部分,约占海洋总面积的11%。它的面积小,深度浅,水色低,透明度小,受大陆的影响较大,水文要素的季度变化比较明显,没有独立的海洋系统,潮汐常受大陆支配,但潮差一般比大洋显著。

海按其所处的位置和其他地理特征,可以分为三种类型,即陆缘海、内陆海和陆间海。濒临大陆,以半岛或岛屿为界与大洋相邻的海,称为陆缘海,也叫边缘海,如亚洲东部的日本海、黄海、东海、南海等;伸入大陆内部,有狭窄水道同大洋或边缘海相通的海,称为内陆海,有时也直接叫做内海,如渤海、濑户内海、波罗的海、黑海等;介于两个或三个大陆之间,深度较大,有海峡与邻近海区或大洋相通的海,称为陆间海,或叫地中海,如地中海、加勒比海、红海等。

此外,根据不同的分类方法,海还可以分成许多类型。例如,按海水温度的高低可以分为冷水海和暖水海;按海的形成原因可以分为陆架海、残迹海,等等。

世界大洋有四个:太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。这四大洋的名称都有各自的来历。

太平洋原本没有名字,我国古代笼统地把它叫做“沧海”或者“大海”。

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