在我們生活的星球上,浩瀚縹緲的海平面下,是否也一樣光滑如鏡?
(大西洋海平面)
占地球表面積70.8%的海洋,地層是不是也同陸地表面一樣,有著平原,高山與深谷?洋底有沒有像喜馬拉雅一樣連綿的山脈?
(位于美國加利福尼亞中部沿海的戴維斯海山高程圖)
海山(Seamount)一般從海底高聳向上,但一般都沒有突出海平面。典型的海山由死火山形成,從洋殼上計算,一般高度為1000至4000米。在海山的標準定義中,海山一般高于周邊洋殼1000米以上,呈圓錐形。
(水下火山噴發(fā)模擬)
一部分海山在地質(zhì)演化過程中,其山頂可能超出海平面,隨著波浪的侵蝕,這些海山形成了較為平坦的表面,并最終沉入海平面之下,這種海山被稱為海底平頂山(Guyot)。
海山的發(fā)現(xiàn)與研究現(xiàn)狀
盡管最早在19世紀時,就有科學家對海山進行過采樣,但受限于科技的發(fā)展,長期以來,對海山的深入研究幾乎停滯不前。隨著現(xiàn)代科技的進步,科學家們對海山的了解也不斷深化。不過即使采用了最新的科研手段,迄今為止,我們也僅僅探索了海山總數(shù)的1%,且大多數(shù)都集中在含山頂部500米的深度范圍內(nèi)。
今天,借助科研潛水器,我們對海山得以有更深刻地了解與認識。比如,“科學號”中國遠洋綜合科考船在西太平洋地區(qū)的數(shù)座海山進行了潛水采樣等工作,對海山的精細地形、底質(zhì)類型和生物多樣性等進行了研究。
(“發(fā)現(xiàn)”號遙控無人潛水器)
在海山的探索歷史中,科學家們還發(fā)現(xiàn)了一種平頂?shù)暮I?,被命名為海底平頂山?strong>guyot或tablemount)。當時任美國海軍約翰遜角號(Cape Johnson)艦長,戰(zhàn)爭結束后成為著名地質(zhì)學家的哈里·哈蒙德·赫斯(Harry Hammond Hess),在執(zhí)行聲吶探測任務的過程中,在北太平洋的海床中發(fā)現(xiàn)了一系列平頂海底火山。
(赫斯在講解海底擴展理論)
這一發(fā)現(xiàn),也進一步佐證了他的海底擴張理論,進而為板塊構造理論的發(fā)展提供了理論基礎。
(熊海底山(Bear Seamount),為海底平頂山)
海山在地球上所有洋盆中都存在,已經(jīng)被人類確認的海山超過14500座。而小于1000米高的丘陵,山脊等,則更超過80000座。海山一般都起源于洋底火山,多集中在地幔柱,洋中脊以及島弧附近的洋殼中。迄今為止,科學家們實地探測的海山有9951座,占地面積超過808萬平方公里。最大的海山在北太平洋,面積可達15500平方公里。
海山出露形式——海山鏈(Seamount chain)
海山通常成組出現(xiàn),比較知名的有夏威夷-皇帝海山鏈(Hawaiian–Emperor seamount chain),其中最古老的海山年齡已經(jīng)有數(shù)百萬年。
(夏威夷-皇帝海山鏈)
而其中最年輕的海山位于夏威夷島東南35公里處的羅希海山(LōihiSeamount),至今仍在活躍時期。
(羅希海山深度等高線圖,海山高度約3000米)
1996年夏天,羅希海山發(fā)生了共計4070次群發(fā)性地震。
(在羅希海山“培利火山口”(Pele's Vents)的海底觀測站(OBO))
如果將世界上已知的海山集中到一起,它們的占地面積可以達到整個歐洲的規(guī)模,海山也因此成為地球上最常見,卻最缺乏了解的海洋結構和生物群落之一。
海山地質(zhì)概況
大多數(shù)海山來源于單次或者兩次火山過程,也有小部分海山,如圣誕島海山?。–hristmas Island Seamount Province)的形成過程較為復雜。所有的海山演化過程都遵循特定的生長-活動-沉降-最終消失的模式。第一階段,巖漿活動首先在洋底地層上伸展,海山的基本平面范圍確定。第二階段是集中的火山活動,火山噴發(fā)了整個演化階段98%的巖漿,海山甚至在海平面以上生長,如2009年噴發(fā)的洪加-湯加海山。
(洪加-湯加海山——超出海平面)
集中的火山噴發(fā)結束后,在海浪的侵蝕下,海山失去了自我維持的能力,開始慢慢被破壞,最終沉入海面之下。海山的形成過程中,噴發(fā)的熔巖流是其主要組成部分,主要以枕狀熔巖(玄武巖)為主。
(海山中的枕狀熔巖)
而侵入巖,如巖墻或者巖席等,也是海山的重要組成成分。
海山—機遇與挑戰(zhàn)
海山可能是未來重要的經(jīng)濟金屬礦藏來源。由于海山形成過程中,經(jīng)歷了一系列礦物的富集過程,海山中蘊藏著豐富的金屬資源潛力。位于巴布亞新幾內(nèi)亞的利希爾島以南8公里處有一處圓錐海山中,蘊藏著迄今大洋地層中豐度最高的金含量。盡管開采難度很高,但隨著科技的進步,海山的開發(fā)已經(jīng)令人心動。
(位于巴布亞新幾內(nèi)亞以南的圓錐海山—黃金儲量豐富)
但同時,由于大量的海山?jīng)]有被人類深入研究,海山在現(xiàn)代海運中,也時常給人們帶來危險。如莫里菲爾德海山(Muirfield Seamount)便以在1973年撞到此山的船的名字命名。美國潛艇舊金山號(SSN-711)在2005年以時速35海里撞向海底山,造成嚴重損毀及一名海員喪生。
(撞到海山的潛水艇)
我國的科學家也將目光投入到海山,海洋考察船已經(jīng)實地探測考察了多個海底火山,對我們進一步認識我們生存的星球,有著重要的意義!
(圖片來自于維基百科)
參考文獻
1. 'Davidson Seamount'. NOAA, Monterey Bay National Marine Sanctuary. 2006. Retrieved 2 December 2009.
2. 'Guyots'. Encyclop?dia Britannica. Retrieved 24 July 2010.
3. Amos, Jonathan. 'Satellites detect 'thousands' of new ocean-bottom mountains' BBC News, 2 October 2014.
美編:張 岳
校對:張騰飛
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