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第2章 复杂多灾的海洋——大西洋(2)

大西洋海岭崎岖复杂,它是由一系列基本上平行的山脉构成,其特点是中央地带最高峻、陡峭。一般山脊的顶部距离洋面有1500~2000米,有的山峰更突起于洋面之上,构成了大西洋中部串珠状的岛屿,如扬马延岛、冰岛、亚速尔群岛、圣保罗岛、阿森松岛、圣赫勒拿岛、特里斯坦-达库尼亚群岛、布维岛等。这些岛屿多数都是火山岛,有的直到今天还经常有喷发。

在大西洋海岭的两侧界于2900~4500米深度之间的斜坡上,常有呈阶梯状的平原和丘陵分布。它们的宽度在50千米左右,各阶梯间的高差可达数百米。再往两侧有深海沉积物覆盖,逐渐进入深海盆地。

大陆上常见的巨大山系,不管是年轻的喜马拉雅山系或阿尔卑斯山系,还是年老的昆仑山系或阿巴拉契亚山系,主要都是由挤压褶皱的沉积岩层组成。而大西洋中脊所构成的崎岖陡峭的海底山脉,都是由玄武岩和橄榄岩等火成岩组成,没发现过任何褶皱构造的痕迹。

沿着大西洋海岭的脊部有一条非常陡峭深邃的裂谷,裂谷的顶部宽度为30~40千米,谷底的宽度仅1~2千米,裂谷深度约2000米左右。这样漫长、深邃、陡峭的裂谷在大陆上十分罕见。根据海底扩张和板块构造学说的理论,大洋中脊的裂谷带就是海底新生和扩张的出发点。1973年,为了进一步证明这个学说的正确性,美国和法国的科学家乘坐特制的深潜器,一直下潜到大西洋中央裂谷深处进行观察、照相和研究。他们发现裂谷两壁非常陡峭,有的地方简直和刀劈斧砍一样。狭窄的裂谷底部有各种形状的横躺竖卧的玄武熔岩,因迸出后冷却太快而来不及结晶,因而熔岩表面多呈玻璃质。在这些奇形怪状的熔岩体之间,还常常出现几十至几百米高的年轻海底火山。此外他们还通过对地热的测量,发现裂谷里的热流值比远离裂谷的海底热流值要高出许多倍。

科学家们沿着大西洋中脊裂谷向北追溯,发现冰岛正处于大洋中脊部位,在冰岛中部偏东也有一条南北走向的裂谷。很明显,这就是大西洋底中脊裂谷延续部分。这里著名的拉基火山正是在裂谷底部沿着裂缝喷溢形成的。1783年6月11日,熔岩曾从这里22个地方一齐涌出,好像串珠似的分布在一条裂缝上长达16千米。当时熔岩流跟洪水泛滥一样,淹没了500多平方千米的地面,据推算共流出超过120亿立方米熔岩。

大西洋海岭脊部除了有一条深长陡峭的裂谷外,还分布着与岭脊和裂谷基本上呈直交的很多的横切断裂带,这些断裂带在地貌上表现为海脊和狭窄的海槽或崖壁。加拿大著名的地质和地球物理学家威尔逊把这种断裂带叫做“转换断层”,转换断层与我们在陆地上常见的“平移断层”不同。平移断层的错动面是沿整条断裂带发生的,因此,随着时间的推移,断层面两侧的距离就愈来愈远。而转换断层的断层面的错动主要发生在两段中脊轴之间,而两段中脊轴的外侧由于海底扩张方向一致,则不发生错动或错动不明显。事实证明,发生在大洋中脊附近的地震确实都集中在中脊轴之间的错动部分;而中脊轴外侧的断裂带上基本上没有地震发生。

大西洋中脊转换断层的存在,也是大西洋底不断扩张的一个有力证明。切割大西洋海岭的断裂带,以位于赤道附近的罗曼奇断裂带最突出。它把纵贯南北的大西洋海岭拦腰切断并将海岭东西错开,其错距长达1000多千米。罗曼奇断裂带最深部分叫罗曼奇海沟,这是1883年由法国的“罗曼奇”号科学考察船首先发现的,故由此命名。罗曼奇海沟全长350千米,宽20千米,最深点为7864米。其中深于7800米的面积宽约4千米,长超过7千米。海沟的斜坡多为10°~30°,有的地方坡度还更大。在7400米深处发育着阶地。阶地表面相当平坦,一般宽度为2千米,长约17千米。

罗曼奇断裂带把大西洋海岭明显地一切为二,断裂带以北的海岭叫北大西洋海岭(由于不列颠群岛以西,长大的查理-吉伯斯断裂带的巨大断错,将冰岛与此断裂带之间的那段海岭,单独称作雷克雅未克海岭);断裂带以南的海岭叫南大西洋海岭。

陡急的大陆坡

大陆坡是大陆架与大洋盆之间的过渡地带,它和上面的大陆架与下面的大洋盆的交界处,通常都有一个明显的坡折界线。大陆坡的深度一般介于水下200~2500米之间,大陆坡坡脚的深度也有超过3000米的。从“大陆坡”这一名称我们就可以知道,它的坡度要比大陆架坡度陡得多。大陆架坡度一般只有0.1°,而大陆坡坡度往往从几度到几十度。当然,各大洋或一个大洋不同地方的大陆坡坡度差别也很大,有的坡度较小,只有1°~2°;而有的坡度达到20°~30°,甚至有超过50°的。世界大洋大陆坡的平均坡度为3°27′,大西洋为3°5′(太平洋为5°20′,印度洋为2°55′)。

在大西洋底,有些地段的大陆坡在地貌上特别突出。如从巴西最东的布兰科角往南,有一条延伸达2500千米长的大陆坡,其倾角常在10°~20°。陡急的斜坡向下俯冲,有的地方真是一落千丈,从海平面下100多米的大陆架边缘一直降到3000多米的坡麓,其险峻峭拔的程度不亚于有名的科罗拉多大峡谷。这种陡峭的大陆坡上基岩裸露,就连疏松的沉积物在上面都待不住。类似这样陡峻的大陆坡在加勒比海南部边缘、佛罗里达半岛西侧、伊比利安半岛西岸、不列颠群岛西侧、斯堪的纳维亚半岛北段西侧等处都非常突出。

在大西洋底另一些地段,大陆斜坡下降没有那么陡峭,但是,地貌却起伏崎岖,变化非常复杂。比如直布罗陀海峡以西的加的斯湾外侧,相当平缓的海底坡面被无数的丘陵和岭脊所分割,这些丘陵和岭脊至少向外海方向扩展到1000米的深度。再往西的葡萄牙南部海岸外,沿着大陆斜坡有一些与大陆斜坡走向平行的褶皱构造,褶皱的背斜成为长垣岭脊,向斜成为纵谷凹槽。这是由于大陆坡上的沉积物沿着平缓而均匀的斜坡向下滑动时,受到隆起的坚硬而较古老的贝蒂地块的拦阻造成的。另外如墨西哥湾西侧沿海的大陆架很狭窄(只有30多千米),往下的大陆坡有两组与大陆架边缘相平行的背斜脊,起伏高差达到500米左右,平均宽度为10千米。

在两组背斜脊分布地带之间有一个东西走向的海岸分布地带,这里的地形起伏超过1800米,这可能是一条巨大破裂带向海的延续部分。

在巴西海岸南段和乌拉圭外海的大陆坡上有一些底辟褶曲,造成一些斜坡上的隆起;隆起地貌之间是一些地堑性的凹陷,造成起伏复杂的大陆斜坡。在墨西哥湾北部大陆架外侧的大陆坡上部带有卵圆形的小丘、盆地和不连续的海谷洼地,它们是大陆架边缘的那些盐丘和底辟褶曲向外海的延续,可一直下延到1800~2300米深的西格斯比海崖上。这个海崖突然下降500米,非常陡峭险峻。在密西西比河口外的大陆坡上也有这样的底辟小丘和洼地,只是大部被密西西比河水带来的大量泥沙所掩盖,但仍能探出它们在水下三角洲掩埋下的状况。

在亚马孙河口的东南方,大陆坡上分布着一些为数众多的海丘,这些孤立分布的海丘多是过去的海底火山,它们的突起使大陆坡的地貌也显得起伏崎岖。在几内亚湾沿岸和西非沿岸外的大陆坡地段,也有海底火山分布,但不像亚马孙河口东南大陆坡上那么密集众多。

在阿根廷大陆架外侧,大陆坡的地貌高低变化很大,从100米左右的大陆架外缘逐级降到深5000米以上的阿根廷深海平原。这种大陆坡阶梯状的地貌与这里大陆地壳呈间歇性抬升运动有关。

最后应当指出,一般说来大陆坡是地貌崎岖陡峭、地壳活动比较强烈的地带。因为这里是大陆地块和海洋盆地隆升与下降的交接过渡地带,因而常有地震、火山活动,也是大规模滑塌现象发生的场所。由于大陆坡离陆岸较远,直接从大陆上带来的沉积物远比大陆架上少,特别是较粗的石块沙子更不多见。大陆坡主要沉积物是细粒泥沙和软泥,常混杂一些生物软泥和火山灰,加拿大东部沿海、挪威西部沿海的大陆坡表层,常有一些较大的石块和粗沙分布,这是第四纪大陆冰川活动时期携带来的冰碛物。

海底峡谷和深海沟

在大西洋底的大陆坡部分,已经发现有上百条海底峡谷,尤以北美东侧大陆坡上最多。这种海底峡谷在地貌形态上与陆地上的高山高原地区河流切割的大峡谷基本相似。它的两侧有陡峻的谷壁,谷底的坡度很大,峡谷的横剖面呈“V”字形,有的两壁呈阶梯状,峡谷上部较宽,下部较窄。谷底纵剖面上高低变化较明显,谷中常有封闭的凹地和凸起的石槛。在平面图上多呈直线形分布。多数海底峡谷像巴尔的摩海底峡谷、华盛顿海底峡谷一样只在大陆坡上有分布,向上延至大陆架,向下伸到大洋底就消失不见。看来,这样的海底峡谷与陆上河流没有关系。但也有一些海底峡谷与陆地上的河流能够连接起来,如从圣劳伦斯河口开始的海底峡谷,向东南穿过宽阔的大陆架一直延伸到大陆坡下,还在索姆深海平原边缘形成巨大的深海扇。另外,又如哈得孙河海底峡谷从美国纽约港开始逐渐向下倾斜,切过96千米宽的大陆架,一下低落到2430米的大陆坡,后又一直深切延伸到水下5000多米的索姆深海平原。类似的例子还有刚果河、尼日尔河、奥兰治河(桔河)等河口外的海底峡谷。这些海底峡谷的形成与这些大河的冲刷切割以及海底沉降有关。分布在大陆坡上众多的海底峡谷,它们的形成与一种叫做“混浊流”的冲刷侵蚀有关。位于大陆地壳和海洋地壳交接带的大陆坡的地壳活动较频繁,地震经常发生。大陆坡坡度较陡,上覆物质比较疏松,每当地震时容易发生大规模的滑塌现像,滑塌的泥沙、石块与海水搅混在一起形成混浊流,顺着陡斜的大陆坡倾泻而下,造成势不可挡的冲刷侵蚀力量,在这种混浊流冲刷侵蚀过的大陆坡上就形成了一条条海底峡谷。

1929年11月,在纽芬兰岛东南大浅滩外侧的大陆坡区,发生了一次7.5级的海底地震。震中位于水深1800~3000米处,这一带正是海底电缆相当密集的地方。因此地震后水深2750~3300米之间的全部电缆立刻折断。然后,从北向南沿着水深加大的方向,其他几条电缆先后也被折断,处于深海平原的最后一条电缆是在地震发生后13小时17分时才被折断的,这条电缆折断处的水深已达5230米,而且距地震中心已有480千米。这次12条电缆有28处发生断裂,都是因地震引起的,但断裂时间为什么会有先有后?当时许多海洋学家和海洋地质学家都无法解释这个问题。后来著名的北欧学者奎宁提出:地震引起的海洋混浊流是逐个折断海底电缆的营力。事隔二十多年之后,许多国家的学者为了证明奎宁的见解,到当年地震现场进行了调查。他们发现地震中心区域二十多千米的大陆坡上发生了巨大的滑坡和崩塌,固结不牢的或松散的沉积物被冲刷1979一空。他们还发现电缆的折断都发生在峡谷的出口处及深海扇附近,形成一个电缆折断中心带,这个中心带内的电缆被切断、冲走或被泥沙埋掉,向两侧逐渐减弱。在水深5190米~5230米的深海平原上发现大量浅海生物遗骸及沉积物覆盖于正常的远洋沉积层之上,这些事实都强有力地证明了奎宁提出的海洋混浊流是切断电缆的营力的见解,也证实了大陆坡上的海底峡谷是地震引起滑坡、崩塌下来的物质与海水掺和而成的混浊流的强力冲刷侵蚀的产物。至今,多数海洋学者都一致认为海底峡谷是由一种“地热流”作用形成的。他们认为大陆坡区是地壳频繁地带,地壳裂隙也较多,一部分滚烫的地下热液沿着裂隙冒出后,溶蚀着周围的岩石,逐渐扩展延伸就形成了大陆坡上众多的海底峡谷。

格陵兰岛与拉布拉多半岛之间有一条世界上最长的海底峡谷,被叫做中大西洋海底峡谷(有的称之为“深海沟道”)。峡谷北起北极圈,向东南直达北纬40°附近的北美海盆中的索姆深海平原。

这一条海底峡谷的特征是底部较平坦,而两侧谷坡较陡峭。据研究,它的产生与北美第四纪大冰川时期的冰盖活动有关。

大西洋中的深海沟(又叫海渊)只有两条:一条是大安的列斯岛弧北侧的波多黎各海沟,海沟长达1550千米,宽120千米,海沟最深处达9218米,是大西洋中最深点。海沟两壁较陡,由一系列断层崖构成,沟的底部较平坦,有软泥填充。另一条海沟位于南桑威奇岛弧东侧,名叫南桑威奇海沟,海沟长达1450千米,宽70千米,海沟底宽度最大可达7千米,最深处8428米。另外,还有一条开曼海沟,可能是波多黎各海沟向西的延续,最深处达7680米。海沟带有一些特征非常突出,如地震活动相当激烈;海沟之下的地壳很薄,它的厚度只是大陆地壳的三分之一;海沟总是与火山岛弧带相伴而生等等。

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