书城科普科学与海洋
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第52章 蓝色海洋是怎样形成的

海洋是怎样形成的?海水是从哪里来的?

对这个问题,目前科学还不能给出最后的答案,这是因为,它们与另一个具有普遍性的、同样未彻底解决的太阳系起源问题相联系着。

现在的研究证明,大约在50亿年前,从太阳星云中分离出一些大大小小的星云团块。它们一边绕太阳旋转,一边自转。在运动过程中,互相碰撞,有些团块彼此结合,由小变大,逐渐成为原始的地球。星云团块碰撞过程中,在引力作用下急剧收缩,加之内部放射性元素蜕变,使原始地球不断受到加热增温;当内部温度达到足够高时,地球内的物质包括铁、镍等开始熔解。在重力作用下,重的下沉并趋向地心集中,形成地核;轻者上浮,形成地壳和地幔。在高温下,内部的水分汽化与气体一起冲出来,飞升入空中。但是由于地心的引力,它们不会跑掉,只在地球周围,成为气、水合一的圈层。

位于地表的一层地壳,在冷却凝结过程中,不断地受到地球内部剧烈运动的冲击和挤压,因而变得褶皱不平,有时还会被挤破,形成地震与火山爆发。开始,这种情况发生频繁,后来渐渐变少,慢慢地稳定下来。这种轻重物质分化,产生大动荡、大改组的过程,大概是在45亿年前完成的。

地壳经过冷却定形之后,地球就像个久放而氧化了的苹果,表面皱纹密布,凹凸不平。高山、平原、河床和海盆,各种地形一应俱全了。

在很长的一个时期内,天空中水汽与大气共存于一体,浓云密布,天昏地暗。随着地壳逐渐冷却,大气的温度也慢慢地降低,水汽以尘埃与火山灰为凝结核,变成水滴,越积越多。由于冷却不均匀,空气对流剧烈,形成雷电狂风,暴雨浊流,雨越下越大,一直下了很久很久。滔滔的洪水,通过千川万壑,汇集成巨大的水体,这就是原始的海洋。

原始的海洋,海水不是成的,而是带酸性又是缺氧的。水分不断蒸发,反复地成云致雨,重又落回地面,把陆地和海底岩石中的盐分溶解,不断地汇集于海水中。

经过亿万年的积累融合,才变成了咸水。同时,由于大气中当时没有氧气,也没有臭氧层,紫外线可以直达地面,靠海水的保护,生物首先在海洋里诞生。大约在38亿年前,海洋里产生了有机物,先有低等的单细胞生物。

在6亿年前的古生代,有了海藻类,在阳光下进行光合作用,产生了氧气,慢慢积累的结果是形成了臭氧层。

此时,生物才开始登上陆地。

总之,经过水量和盐分的逐渐增加,以及地质历史上的沧桑巨变,原始海洋逐渐演变成今天的海洋。

大陆漂移说

早在1620年,英国人培根就已经发现,在地球仪上,南美洲东岸同非洲西岸可以很完美地衔接在一起。到了1912年,德国科学家魏格纳根据大洋岸弯曲形状的某些相似性,提出了大陆漂移的假说。数十年后,大量的研究表明,大陆的确是漂移的。人们根据地质、古地磁、古气候及古生物地理等方面的研究,重塑了古代时期大陆与大洋的分布。大约在2.4亿年前,地球上的大陆是汇聚在一起的,这个大陆从北极附近延至南极,地质学上叫泛大陆。在泛大陆周围则是统一的泛大洋。此后,又经过了漫长的岁月,泛大陆开始解体,北部的劳亚古陆和南部的冈瓦纳古陆开始分裂。大陆中间出现了特提斯洋(1.8亿年前)。此后,大陆继续分裂,印度洋陆块脱离澳大利亚一南极陆块,南美陆块与非洲陆块分裂;此时的印度洋、大西洋扩张开始。到了6000万年前,已经出现现代大陆和大洋的格局雏形。以后,澳大利亚裂离南极北上,阿拉伯板块与非洲板块分离,红海、亚丁湾张开,形成现代大洋和大陆的分布格局。

大陆的漂移由扩张的海底也能得到证实。纵贯大洋底部的洋中脊,是形成新洋底的地方;地幔物质上升涌出,冷凝形成新的洋底,并推动先形成的洋底向两侧对称地扩张;海底与大陆结合部的海沟,是洋底灭亡的场所。当洋底扩展移至大陆边缘的海沟处时,向下俯冲潜没在大陆地壳之下,使之重新返回到地幔中去。

大陆漂移的证据

从地图上看出,大西洋两岸海岸线弯曲形状非常相似,但细究起来,并不十分吻合。这是因为海岸线并不是真正的大陆边缘,它在地质历史中随着海平面升降和侵蚀堆积作用发生过很大的变迁。1965年,英国科学家布拉德借助计算机,按1000米等深线,将大西洋两缘完美地拼合起来。如此完美的大陆拼合,只能说明它们曾经连在一起。此外,美洲和非洲、欧洲在地质构造、古生物化石的分布方面都有密切联系。例如,北美洲纽芬兰一带的褶皱山系与西北欧斯堪的纳维亚半岛的褶皱山系遥相呼应;美国阿巴拉契亚山的海西褶皱带,其东端没入大西洋,延至英国西南部和中欧一带又重出现;非洲西部的古老岩层可与巴西的古老岩层相衔接。这就好比两块撕碎了的报纸,按其参差的毛边可以拼接起来,而且其上的印刷文字也可以相互连接。我们不能不承认这样的两片破报纸是由一大张撕开来的。

古生物化石,也同样证实大陆曾是连在一起的。比如广布于澳大利亚、印度、南美和非洲等南方大陆晚古生代地层中的羊齿植物化石,在南极洲也有分布。此外,被大洋隔开的南极洲、南非和印度的水龙兽类和迷齿类动物群,具有惊人的相似性。这些动物也见于劳亚大陆。

如果这些大陆曾经不是连在一起,很难设想这些陆生动物和植物是怎样远涉重洋、分布于世界各地的。

板块构造说

板块构造理论,是从海底研究得出的,是了解地球形态的一把钥匙。

地球表层是由一些板块合并而成的。这些板块就像浮在海面的冰山,在熔融的地幔岩浆上漂浮运动。所谓板块构造,讲的就是这些坚硬的岩石板块以及它们的运动体系。地球表层主要有六个基本板块。板块坚如磐石,内部稳定,地壳处于比较宁静的环境之中;而板块之间的交界处是地壳运动激烈的地带,经常发生火山喷发、地震、岩层的挤压褶皱及断裂。

六大板块中,太平洋板块完全由大洋岩石圈组成;而大西洋由洋中央海底山脉分开,一半属于亚欧板块和非洲板块,一半属于美洲板块;印度洋,也由人字形的海底山脉分开,使印度洋洋底分别属于非洲板块、印度板块和南极板块。所以,这些板块是由大洋岩石圈及大陆岩石圈组成,包含了海洋与大陆。

板块为什么会运动?它的动力来自何处?目前的科学知识告诉我们,主要是地幔深处的热对流作用。地球深部的核心称地核,它是高温熔融的。它给地核外围的地幔加热,致使温度很高,靠近地核的岩层也熔化。地幔下部的导热性不能有效地将地核的热量散发出去,使热量积聚,致使地幔逐渐升高温度。地幔物质成为塑性状态,形成对流形式的运动。地幔的热对流是在大洋中的海底山脉(又称洋中脊)处上升,沿着海底水平运动,到大洋边缘的海沟岛弧带,经过水平长距离运动后冷却,而沿海沟带下沉,又回到高温的地幔层中消失。

由于地幔的对流运动,使得漂浮在它上面的板块也被带动做水平运动。所以,地幔的热对流是带动板块运动的传送带。板块从洋中脊两侧各自做分离的运动。这运动的板块最终总会相遇的,相遇时会相互碰撞。当大洋板块与大陆板块相碰撞,大洋板块密度大而且重,就插到大陆板块之下,在碰撞向下插入处就形成大洋边缘的深海沟。假使是两个大陆板块相碰撞,则互相挤压,使两个板块的接触带挤压变形,形成巨大的山系。如喜马拉雅山系就是由于欧亚板块与印度板块挤压而形成的。因此,大洋底部的运动,形成大洋边缘岛弧海沟复杂的地貌,也构成大陆上巨大的山系。板块构造控制了整个地球的地表形态。