海底地形

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全球洋底地形图

  海底地形汉语拼音:hɑidi dixinɡ;英语:submarine topography),海水覆盖之下的固体地球表面形态。由于海水的掩盖,海底地形起伏难以直接观察。早期的铅锤测深法费时多,精度低。20世纪20年代以来,船舰在航行途中运用了回声测深仪,能够快速地测出海底深度,结合精确定位,得以揭示海底地形真相。1925~1927年,德国“流星”号考察船对南大西洋进行调查,首次揭示了洋底地形的起伏不亚于陆地。1953年以来,使用精密的回声测深仪获得越来越多的洋底地形剖面。1967~1969年,大西洋、太平洋印度洋的立体地貌图相继问世。近20年来,多波束技术的应用,使海底地形的研究成为可能。

  洋底有高耸的海山,起伏的海丘,绵长的海岭,深邃的海沟,也有坦荡的深海平原。纵贯大洋中部的大洋中脊,绵延8万千米,宽数百至数千千米,总面积堪与全球陆地相比,其长度和广度为陆上任何山系所不及。大洋最深点深11 034米,位于太平洋马里亚纳海沟,这一深度超过了陆上最高峰珠穆朗玛峰的海拔高度(8,844.43米)。太平洋中部夏威夷岛上的冒纳罗亚火山海拔4 170米,而岛屿附近洋底深五六千米,冒纳罗亚火山实际上是一座拔起洋底高约万米的山体。

基本单元

  在地球表面上大陆和洋底呈现为两个不同的台阶面,陆地大部分地区海拔高度在0~1千米,洋底大部分地区深度在4~6千米。整个海底可分为三大基本地形单元:大陆边缘大洋盆地大洋中脊。大洋盆地一语有两种含义:广义的泛指大陆架大陆坡以外的整个大洋,狭义的指大洋中脊和大陆边缘之间的深洋底。这里所用为后一种含义。三大地形单元又可进一步划出一些次一级的海底地形单元(见下图)。


海底地形主要单元


大陆边缘

  大陆边缘,为大陆与洋底两大台阶面之间广阔的过渡地带。约占海洋总面积的22%,通常将大陆边缘划分为大西洋型大陆边缘(又称被动大陆边缘)和太平洋型大陆边缘(又称活动大陆边缘)。被动大陆边缘由大陆架、大陆坡、大陆隆三单元构成,地形宽缓,见于大西洋、印度洋、北冰洋南极洲的大部分周缘地带;活动大陆边缘陆架狭窄,陆坡陡峭,大陆隆不发育,而被海沟取代,可分两类:海沟–岛弧–边缘盆地系列和海沟直逼陆缘的安第斯型大陆边缘,主要分布于太平洋周缘地带,也见于印度洋东北缘等地。大陆架是滨临海岸、向海缓斜的浅海地带。陆架外缘水深多为100~200米,这里坡度发生明显转折,下延为陡斜的大陆坡。大陆坡是地球上最绵长、壮观的斜坡,其上有深切的海底峡谷,主要由浊流冲刷而成,为陆源沉积物输入深海底的重要通道,峡谷口外常有沉积物堆积成的海底扇。大陆坡向下或过渡为大陆隆(在大西洋型大陆边缘)或陡降至深海沟(在大西洋型大陆边缘)。大陆隆是大陆坡麓部,由沉积物堆积成的和缓坡地,向洋侧,过渡为坡度更缓的深海平原。海沟约比相邻的大洋盆地深2~4千米,横剖面呈不对称的“V”形,其陆侧斜坡较陡,洋侧斜坡较缓。洋侧坡过渡为大洋盆地处,有时发育与海沟平行延伸的宽缓的外缘隆起,高出深海平原约500米。岛弧陆侧为弧后盆地(又称边缘盆地),水深浅于大洋盆地,与相邻的岛弧和海沟组成统一的沟–弧–盆体系。另有些大陆边缘地形复杂,为交替出现的盆地和岭脊,称大陆边缘地,如南加利福尼亚海岸外。陆架以外水深较大的台阶,称边缘海台,如美国东南岸外的布莱克海台

大洋盆地

  位于大洋中脊与大陆边缘之间,它的一侧与中脊平缓的坡麓相接,另一侧与大陆隆(大西洋型大陆边缘)或海沟(太平洋型大陆边缘)相邻。约占海洋总面积的45%。大洋盆地被海岭等正向地形所分割,构成若干外形略呈等轴状,水深在4 000~5 000米的海底洼地,称海盆。宽度较大、两坡较缓的长条状海底洼地,称海槽。海盆底部发育深海平原深海丘陵等地形。

  深海平原是起伏的玄武岩基底被巨厚沉积物披盖而成,坡度小于千分之一。除赤道生物高产带外,深海平原的形成多与源自大陆或岛屿的浊流沉积物的大面积铺盖有关。通常分布于邻接大陆隆处。若盆底沉积物无几,则为熔岩流或岩盖组成的深海丘陵,有的个体呈小型盾状火山,起伏为几十米至几百米。深海丘陵常分布于深海平原向大洋中脊一侧。太平洋边缘展布着海沟,浊流沉积等陆源的物质难以越过海沟输送到洋盆区,来自上覆水层的远洋沉积一般为量有限,不足以铺覆成深海平原,故太平洋中深海丘陵占洋底面积的80%~85%。而大西洋中深海平原却十分发育。

  长条状的海底高地称海岭或海脊。洋盆中的海岭几乎没有地震活动,称无震海岭。海山多属火山成因,有些海山孤立地散布于洋盆中,规模巨大露出水面的构成火山岛。还有些海山出现平坦的顶面,称平顶海山,顶面水深数百米至2 000余米不等,是火山岛被海蚀作用削平后沉没而成。三大洋内还散布着宽缓的海底高地,称海隆,如百慕大海隆。一些顶面平坦,四周边坡较陡的海台(又称海底高原),或由熔岩堆积形成,或具有花岗岩基底,海台又称微型陆块,如印度洋中塞舌尔群岛所在的马斯卡林海台。海台在印度洋中最为发育。

大洋中脊

  地球上最长最宽的环球性洋中山系,占海洋总面积的33%。太平洋内,山系位置偏东,起伏程度小于大西洋中脊,称东太平洋海隆。大西洋中脊呈“S”形,与两岸轮廓平行。印度洋中脊歧分三支,呈“入”字形。三大洋的中脊南端在南半球相互连接,北端分别经浅海或海湾潜伏进大陆。大洋中脊轴部高出两侧洋盆地底部1~3千米,脊顶水深一般为2~3千米,有的甚至露出海面,如冰岛。中脊被一系列与山系走向垂直或稍斜交的大断裂错开,沿断裂带出现狭长的沟槽、海脊和崖壁,断裂带两侧海底被分割成深度不同的台阶。

  大洋中脊分脊顶区和脊翼区。脊顶区由多列近于平行的岭脊和谷地相间组成。脊顶为新生洋壳,上覆沉积物极薄或缺失,地形十分崎岖。沿大西洋和印度洋中脊轴部,一般有深1~3千米的裂谷夹峙于两侧裂谷山脊之间。至脊翼区,随着洋壳年龄增大和沉积层加厚,岭脊和谷地间的高差逐渐减小,有的谷地可被沉积物充填呈台阶状,远离脊顶的翼部可出现较平滑的地形。

形成机制

  海底地形与陆地地形一样,是内营力和外营力作用的结果。不过,海底大地形通常是内力作用的直接产物,与海底扩张、板块构造活动息息相关。大洋中脊轴部是海底扩张中心,宏伟的中脊地形实际上是上涌的热膨胀地幔物质的反映。海底在向两侧扩张的过程中伴随着冷却下沉。海底扩张慢,有充分时间冷却沉陷,中脊两坡较陡,如大西洋中脊;海底扩张快,则两坡较缓,如东太平洋海隆。自中脊轴带向两侧,随着海底年龄变老,水深加大,沉积层加厚;相应地大洋中脊过渡为大洋盆地,中脊顶部崎岖的地形被深海丘陵以至深海平原所代替。深洋底缺乏陆上那种挤压性的褶皱山系,海岭和海山的形成多与火山、断块作用有关。自大洋盆地向大陆一侧,出现两种情况:一是未发现板块俯冲活动,形成宽缓的大西洋型大陆边缘;二是板块的俯冲形成深邃的海沟与伴生的火山弧(太平洋型大陆边缘),地形高差悬殊,火山弧陆侧可因弧后扩张作用形成边缘盆地。

  外营力在塑造海底地形中也起一定作用。较强的沉积作用可改造原先崎岖的火山、构造地形,形成深海平原。深海平原和深海丘陵地貌上的差异实际取决于沉积厚度的大小。海底峡谷则是浊流侵蚀作用最壮观的表现。波浪、潮汐和海流对海岸和浅海区地形有深刻的影响。海底滑坡、深海底流等也会造成海底陡崖、流痕等小地形或微地形。但除大陆边缘地区外,在塑造洋底地形的过程中,侵蚀作用远不如陆上重要。