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+ w/ v6 T8 a! }- C, q: x. k4 v 现今海洋面积占地球表面积的70.8%,达3.61×10 8km 2,约为大陆面积的2.4倍。在地质历史中海陆变迁,沧海桑田,大陆内部的岩石中留下了已消亡海洋的大量遗迹。海洋的地质作用对地壳的演变起着极为重要的作用。
) y, m) b9 z) }+ L; C. J 第一节 海洋概况
/ w+ c* o( [# n; c; i' Z. w 一、海与洋
1 K3 Y1 _; Z z1 G5 F3 L7 \ 粗略地说,近陆者为海(sea),远陆者为洋(ocean)。一般来说,海与洋的水体是相互连通的,可视为一体。其中,因岛屿障碍而主体与大洋隔离且邻近大陆的海域称为边缘海,如日本海;对于伸入大陆内部的海域,则称为内海。 8 [& R5 r( @4 t- I- g! ?
按水深,海洋可划分为浅海区(0~200m,最深可达550m)、半深海区(200~2000m)(金性春,1987)、深海区(>2000m)三部分。
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* n3 ~7 |) i0 Y 海与洋在下列方面具有显著区别:
# n& u2 W+ u1 S$ J (1)洋盆是相对稳定的蓄水盆地,全球四大洋自中生代以来即已出现,尽管其范围、轮廓、深度曾发生许多变化,但一直是接受沉积的地区。海盆的形成时间较短,不论是位于陆地边缘的陆缘海(pericontinental sea, epicontinental sea),或位于大陆之间的陆间海(intercontinental sea),主要是在古近纪才初具规模,于第四纪完全形成,其位置、范围、规模变化很大。 ' p: {$ ?5 `, s6 J2 A5 V
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(2)洋底地壳皆为洋壳,海底地壳除了少部分具有洋壳性质(如日本海及我国南海的一部分)外,多数为陆壳。 4 k% ?: O8 z3 O4 n5 P E
(3)大洋水深,面积广阔,形态不受大陆轮廓的影响。海盆水浅(一般在2000m以内),范围局限,形态受陆地轮廓直接影响。从我国的陆缘海和四大洋水深和面积的比较(表14-1),可以看出海与洋的某些差别。其中仅南海的水深较大,接近于大洋。这和它发展演化的程度较高有关。此外,洋与海在水的含盐度、温度及运动特征等方面还有一定的不同之处。
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二、海水的化学成分
1 J) M4 r) N* w( o6 k* ~ 1kg海水中一般含盐33~38g,即含盐度为33‰~38‰。雨量丰富及有大河流注入的海域含盐稍低;雨量稀少、干旱炎热而又封闭孤立的海域(如红海),因蒸发量大于补给量,含盐度较高,最高达40‰以上。在开阔的大洋里,含盐度比较稳定,一般是35‰。海水中盐的成分主要是氯化物、硫酸盐、碳酸盐(表14-2)。 * o/ d: A" X5 E7 m# K
' _, P. z% }- G2 W* c 海水中尚含Au、Ag、Ni、Co、Mo、Cu等几十种微量元素。某些元素含量较高,如金含量由0.001mg/t到60mg/t,平均约为0.04mg/t;铀含量为3.3μg/L。有许多国家在进行从海水中提取金与铀的试验,我国也开展了这方面的工作。
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! T# ^6 D3 l! s: N1 Z! C, c9 C: ` 海水中还溶解有多种气体。具有重要意义的是O2与CO2。它们来自空气及海中生物的生命活动。在阳光可以透过的浅水区域,生活在海底的植物及在海水表层漂浮生活的微体植物,通过光合作用不断制造出O2。因此在深度200m以内的海水水体中是富含O2的,并且由于海水的循环,O2还可以到达更深之处。然而,海中生活的动物不断地吸入O2,呼出CO2,会导致海水中的O2含量减少。加之,海底有机质腐烂也要消耗O2。因此,在海水垂直循环不畅的较深海底,往往是缺O2的。海水中CO2含量随海水温度升高而减少,随压力增高和盐度增大而加大,平均达到每升45cm 3CO2的含量,影响到海水的酸碱性质,控制CaCO3的沉淀。CaCO3在碱性介质中发生沉淀,在酸性介质中发生溶解。 1 t3 L# i6 I6 O, C2 |
三、海水的物理性质
. Q v0 A% [: W( \& s N2 L 海水密度一般为1.02~1.03g/cm 3,略大于蒸馏水。随各处温度、压力及含盐度的变化而改变。 2 `' s5 F( h& G; w9 W6 {
海水的压力随深度的增加而增加。海水深度每增加10m,其压力增加1.013×10 5Pa。水深1000m处的压力为1.013×10 7Pa,可以使木材的体积压缩1/2而下沉。水深7600m处的压力可以使空气获得水一样的密度。 * @% n( m' H! r& H
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海水的颜色通常为蓝色。但是在近大陆的海域中,海水的颜色会受到海水中的生物以及泥砂含量等因素影响而改变。如红海海水具有浑红色调,系因海水富含红色藻类。我国渤海、黄海的海水多呈黄色,原因是其含有大量泥沙。
1 U, \6 R6 R! e7 i0 Z$ k 海水温度各处不同。海水表层温度在赤道附近是25~28℃,最高达35℃。在南、北纬50°附近是10℃左右。在南、北纬80°以上的极地,则为0℃以下。此外,海水温度随着海水深度增加而降低,但表层海水中热的传导仅限于一定深度(200~300m)以内,300m以下海水温度变化很小。洋底水温一般在2~3℃之间。 5 d1 E/ w' t$ {% y1 {0 e% |8 O6 b# s
四、海水中的生物 ' T. J+ N( M; I& J6 |, ]
(1)底栖生物(benthos):固定在海底生活的生物,如珊瑚(coral)、腕足类(brachiopoda)、苔藓虫(bryozoan)等。主要生活在1~100m水深的海底。 2 u- ?! u4 S9 Z: v) q
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(2)游泳生物(nekton):在海水中能主动游泳的生物,主要为鱼类。 - z( j8 A! |$ N/ a5 x$ m) X
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(3)浮游生物(plankton):随水漂移的生物,如飘浮的藻类(algae)、有孔虫(foraminifera)、放射虫等。游泳和浮游生物主要生活在海水上层50~100m的深度范围。 . k, k( r& K( S
& w* N" _7 [/ d; ~( Z) p x 绝大部分底栖生物、游泳生物及部分浮游生物的骨骼(介壳)成分是CaCO3,而硅藻(diatom)、放射虫(radiolarian)及硅质海绵(siliceous sponge)等生物的骨骼成分为SiO2。
& I" q6 A; g- q8 s6 y+ R 上述三类生物,在地质历史时期曾经广泛发育,其化石被大量保存在沉积岩中。
6 j$ w2 n4 V& S. m7 j 海水及海底沉积物中还生活着细菌(bacteria)。细菌具有极大的繁殖能力。1mL的海水中细菌可达50万个以上,1mL的海底沉积物中细菌有数千万到数亿个。大多数细菌能分解有机质,制造还原环境。
; }2 y% }5 W* ?0 Q- C3 U 上述海水生物对于沉积物的形成、有机质的堆积以及某些矿产的形成均有重要意义。因为,一方面,生物的骨骼或有机体是海中沉积物质的一种来源;另一方面,海中生物的生命活动对海中各种沉积作用的进程起着制约作用(袁家义等,1978)。
' A z! N4 g0 \! I9 Z! A 注:天天学普地栏目的内容摘录自舒良树版《普通地质学》 - ?2 P% S7 K+ h* F0 \) I. h8 `8 f; ]
美编:鲁方圆 1 q7 n1 ~' u& P* Y! h; ?
校对:陶 琴
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