貫穿世界四大洋的大洋中脊,海底擴張的中心與新地殼產生的地方

人們常用“海誓山盟”來形容長久的誓言,其實海與山並非恆久不變。相反,大洋的海底火山和海陸板塊交界處,都是地球上地質活動最劇烈的地方。世界各大洋海底都存在巨大的火山山系,被稱為“大洋中脊”。這裡海底火山不斷噴溢,岩漿冷卻後形成新地殼,新生成的地殼向兩側不斷擴展,老地殼被它們推擠運動,最終衝撞到陸地板塊,這一過程一直持續著。

貫穿世界四大洋的大洋中脊,海底擴張的中心與新地殼產生的地方

全球板塊構造分佈圖,六大板塊與其他小板塊彼此鑲嵌,擠壓碰撞、分離重生

板塊分離,地火成岩

我們的地球就像一個雞蛋,地殼不過是雞蛋表面那層硬而脆的蛋殼,地殼之下,厚度高達2800km以上的“蛋清”便相當於地球的地幔。早在地球誕生之初,地殼本來是一個聯合的超級古陸,在此之後的數十億年中,這塊原本完整的古陸一直經歷磨難,地下流體“蛋清”的湧動使得泛古陸支離破碎,分道揚鑣,就成了如今的太平洋板塊、歐亞板塊、澳大利亞-印度洋板塊、非洲板塊、美洲板塊和南極洲板塊六大板塊,並與其他小板塊所鑲嵌組成的局面

貫穿世界四大洋的大洋中脊,海底擴張的中心與新地殼產生的地方

大西洋中脊海底示意圖,形似縱貫地球南北的“傷痕”

在大西洋的中央,綿延著一條貫穿地球南北的海底山脈,在遙感衛星眼中它如同一道海底的巨大“傷痕”,地質學家稱它為大西洋中脊,沿著這條海底山脈,分佈著由美洲板塊和非洲板塊的分離運動所形成的中央裂谷。兩個板塊分離處的邊界,在地質學上稱為分離型板塊邊界或擴張型邊界。由於板塊分離,便會形成深深的裂谷,地殼變薄,地下的熔岩很容易上升,以海底火山的形式噴出玄武岩形成海底山脈,繼而使得新地殼不斷生長。由於這部分板塊擴張型邊界的地殼很薄,釋放的能量相對也會減弱,因此經常出現的海底地震震源會很淺,而且強度並不大。

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東非大裂谷延伸示意圖。屬於非洲板塊與阿拉伯板塊的分離邊界,相當於大洋中脊的陸地型

跟大西洋中脊的中央裂谷類似,著名的東非大裂谷也屬於分離型板塊邊界,這條素有“地球傷疤”之稱的大裂谷,南起贊比西河的下游谷地,向北經過紅海,北至死海,長度超過5000公里,而且還在持續發育之中。不過東非大裂谷屬於陸地地表裂谷,發生的地震雖然震源也很淺,但比起大洋中脊的地震,東非大裂谷地震釋放的能量要大很多,強度通常也會更加猛烈。如2005年12月5日,非洲中東部坦噶尼喀湖地區發生的里氏6.8級的強烈地震就是大裂谷擴張中出現的陣痛。

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海底地形示意圖

隱匿海底,綿延8萬公里的地球最大“山系。

海洋佔據了地球表面70%以上的面積,海水覆蓋下的大洋底部也呈現出了豐富多樣的地貌形態:有由大陸邊緣向海底逐漸傾斜的大陸架、大陸坡,有遼闊平坦的深海平原,有大陸坡與深海平原間巨大的沉積體—大陸隆,有陡然下降的海溝以及傲然矗立在大洋中部的大洋中脊。

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大洋中脊綿延約8萬公里,寬數百至數千公里,其面積約佔世界大洋總面積的33%

1925—1927年間,德國“流星號”考察船對南大西洋進行考察, 科學家利用回聲測深法再次確認了這條海底“山系”的存在,並發現這條位於大西洋底的隆起“山脈”竟然通過南非好望角延伸到了印度洋。隨著船載聲學設備的發展,在接下來的幾十年間,印度洋的海底“山脈”和東太平洋海底“山脈”也陸續被發現。到20世紀50年代初期,科學家們已經探明地球上每個大洋的洋底都有“山脈”,而且這些“山脈”彼此相連成一個巨大的海底“山系”,合稱“大洋中脊”。

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大洋中脊三維示意圖。大洋中脊是洋底擴張的中心和新地殼產生的地帶,岩漿從中脊處的火山口中噴出,成新地殼

大洋中脊比陸地上任何一個山系都要龐大,它們高於兩側洋底,相對高度達2000—3000米,綿延約8萬公里,寬數百至數千公里,其面積約佔世界大洋總面積的33%,幾乎可與全球大陸面積相比。

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地幔對流示意圖。大洋中脊是地幔物質上湧之後冷卻形成的新洋殼

不過大洋中脊與陸地山脈雖然同為巨大山系,但是生成機制卻有很大不同。陸地山脈大多是由於板塊相互擠壓形成,而大洋中脊則是新的大洋底部地殼生成的地方。在大洋中脊的中軸線上坐落著眾多的“火山口”,灼熱的岩漿由地幔柱上湧,然後逐漸冷卻,凝固的玄武岩流形成新的洋殼。中軸線處的洋殼由於剛剛形成,溫度高,密度小,所以升得最高,形成了大洋中脊的峰線。然後在幾百萬年的地質時間尺度上,新洋殼不斷從中軸線處往外擴張,溫度逐漸降低,密度增加,慢慢下沉,新的板塊逐漸形成。

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冰島露出海面的大洋中脊。特徵:大洋中脊中間是一個縱向延伸的“中央裂谷”,兩側各有一條脊線。

露出海面,一睹真容

由於深藏在海底,所以能夠見到大洋中脊的真實形態基本都要考潛水艇或深潛器,下潛到大洋深處。不過大洋中脊偶爾還會出露洋麵讓我們一睹真容。這其中冰島和夏威夷群島就分別是大西洋中脊和太平洋中脊露出海面的一部分,因此被認為是考證大洋中脊構造最方便的地方。特別是由夏威夷、毛伊、拉納伊、莫洛卡伊、瓦胡、考愛等島嶼組成的夏威夷群島,這些島嶼由東向西排列,年代一個比一個老,其中最大最年輕的便是夏威夷島。

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位於夏威夷島中部的冒納羅亞火山噴發週期加長,但位於東南部的基拉韋厄火山自1983年以來噴發從未間斷。

大洋中脊是火山噴發的策源地,距離越近火山活動越強烈。夏威夷群島的整齊排列,正是由於大洋中脊造成的海底擴張,使得夏威夷諸島一個個被推移到遠離冒出岩漿的地幔柱上方,火山活動隨即也逐漸停息。如目前仍處於大洋中脊之上的夏威夷島,便有兩座著名的火山——基拉韋厄火山和冒納羅亞火山。在過去的兩百年,這兩座火山平均每兩年會噴發一次,但從1950年開始,位於夏威夷島中部的冒納羅亞火山噴發週期不斷加長,主要是位於島東南部的基拉韋厄火山在噴發,並且自1983年噴發以來一直沒有停息。這個方向與夏威夷諸島的排列順序完全相符,是驗證海底擴張、大陸漂移和板塊運動等重要地質理論的極佳場所。

貫穿世界四大洋的大洋中脊,海底擴張的中心與新地殼產生的地方

基拉韋厄火山噴發的岩漿如滾燙的鋼水灌注海洋,水火交融,迸出巨大的響聲,岩漿冷卻凝固後露出海面成為陸地

大洋中脊既是巨大的海底地形單元,也是最重要的海底構造單元之一。它代表著滄海桑田的實現只需要時間足夠便可以成為現實,或許在我們看不到的千萬年後,非洲大陸將一分為二,紅海將不再是瘦瘦的狹長“身形”,大西洋也將取代太平洋成為地球的第一大洋,中美真的會成為近在咫尺的對門鄰居。


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