深海平原(abyssal 平原)坡度小于1∶1000的深海底部。大洋盆地的重要組成單元。常位于大陸隆和深海丘陵之間,水深3000~6000米,大型的可延伸幾百至幾千千米。覆蓋著較厚的沉積層,沉積物都是濁流自大陸邊緣搬運(yùn)來的。它自大陸隆外緣向洋內(nèi)伸展,表面可以被深海谷所切割,且沿著向大洋中脊的方向,沉積層逐漸減薄直至過渡到深海丘陵。
簡介
深海平原為大洋深處平緩的海床,是地球上最平坦與最少被開發(fā)的地段。其通常位于3000至6000米的深處,位于大陸架與大洋中脊之間,延展數(shù)百公里寬。其起伏通常很小,每公里相差為10~100厘米。深海平原大概覆蓋了海洋面積的40%,在大西洋分布是最多。深海平原的形成主要是由于地層深處的硅鎂帶被上涌的地幔所帶上地面,在大洋中脊形成新的海洋地殼。新的地殼由玄武巖組成,并起伏不平。隨后它逐漸被大量的沉積所覆蓋,其中大陸坡上粗粒沉淀的滑塌所造成濁流(turbidity-current)有可能通過海谷抵達(dá)深海并沉積為下粗上細(xì)的砂層,含有陸地上的粘土顆粒和浮游生物的殘?。ㄈ缍嗫紫x)。除此此外還有持續(xù)的海洋生物沉淀所形成的均勻沉積層。其形成互層,累計(jì)成平均為1000公里厚的深海平原沉積。在一些深海平原區(qū)域富藏的錳結(jié)核是鐵和、鈷、銅等金屬的富結(jié)體,可能為未來礦產(chǎn)的來源。深海底部坡度小于1:1000的平坦區(qū)域,為大洋盆地的重要組成單元,地球表面的最平坦部分。最早(1947年)在北大西洋深海底發(fā)現(xiàn)了這種地形。
深海中也有如同陸地平原一樣的地貌,這就是深海平原。深海平原一般位于水深3000米到6000米的海底。它的面積較大,一般可以延伸幾千平方千米。深海平原的表面光華而平整。有的深海平原向一定方向微微傾斜,有的則有地位的起伏。深海平原上有厚厚的沉積層。沉積層將原來復(fù)雜的原始地貌掩蓋起來。制造深海平原的沉積物主要來自大陸架,并且被海流沿斜坡向下搬運(yùn)到地勢低洼的地方。深海平原大多位于陸地物質(zhì)不斷供應(yīng)的地帶。
在1947年以前,人們對深海平原的認(rèn)識還很膚淺,甚至沒有深海平原的定義。直到1947年地質(zhì)學(xué)家考察大西洋大洋中脊時(shí),人們才發(fā)現(xiàn)了深海平原。1948年,瑞典深海平原考察隊(duì)對印度洋中的深海平原作了較為詳盡的調(diào)查,并且繪制了海圖。從此,人們陸續(xù)考察了各大洋中的深海平原,有關(guān)深海平原的研究不斷廣泛而深入的展開。
深海平原在世界各大洋中均有分布。大西洋是深海平原分布最多的海洋。因?yàn)榇笪餮蟮年懺?a href="/hebeideji/6257381040183391916.html">沉積物特別豐富,而且大西洋的邊緣沒有海溝阻隔,所以為深海平原的形成,提供了最有利的條件。相反的,太平洋因周圍有許多海溝,所以太平洋的深海平原就十分少見。僅在太平洋東北部有所分布。
地理分布
深海平原是大洋深處平緩的海床,是地球上最平坦和最少被開發(fā)的地段。它們通常位于3000至6000米的深處,位于大陸架和大洋中脊之間,延展數(shù)百公里寬。它們的起伏通常很小,每公里相差10~100厘米。深海平原大約覆蓋了海洋面積的40%,在大西洋分布最多。深海平原在各大洋都有發(fā)現(xiàn),但以陸源物質(zhì)供應(yīng)充分且無邊緣海溝攔截的大西洋最為多見。太平洋的周緣海溝廣布,濁流沉積難以越過海溝到達(dá)大洋盆地,故太平洋中深海平原分布有限,主要見于東緣無海溝的東北太平洋海盆。深海平原也見于地中海、墨西哥灣、加勒比海及西太平洋邊緣海(如南海深海盆)。
形成原因
深海平原的形成主要是由于地層深處的硅鎂帶被上涌的地幔帶上地面,在大洋中脊形成新的海洋地殼。這新的地殼由玄武巖組成,并起伏不平。隨后它逐漸被大量的沉積物所覆蓋,其中大陸坡上粗粒沉淀的滑塌所造成的濁流(turbidity-current)可能通過海谷抵達(dá)深海并沉積為下粗上細(xì)的砂層,含有陸地上的粘土顆粒以及浮游生物的殘?。ㄈ缍嗫紫x)。此外還有持續(xù)的海洋生物沉淀所形成的均勻沉積層。它們形成互層,累計(jì)成平均1000公里厚的深海平原沉積。在某些深海平原區(qū)域富藏的錳結(jié)核是鐵、鎳、鈷、銅等金屬的富結(jié)體,可能是未來礦產(chǎn)的來源。
地形特征
又稱深海盆地。大洋盆地中特別平坦的部分。底部坡度為1/1000~1/10000。地殼厚度6~8公里左右,屬大洋型地殼。盆地中平均堆積厚度為1公里。沉積物來源于大陸架,由濁流通過大陸坡堆積于大洋盆地中最低部位。1947年對中大西洋海嶺調(diào)查,首次運(yùn)用水下聲納裝置進(jìn)行海底連續(xù)測深,發(fā)現(xiàn)了深海平原。1948年瑞典深??疾礻?duì)用同樣技術(shù)在印度洋中也發(fā)現(xiàn)深海平原。以后在其它大洋中也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。深海平原最常見于大陸隆的向海一側(cè),終止于深海丘陵的向陸一側(cè)。在有海槽存在的地方,如中、南美洲的西海岸,常有槽底深海平原存在,而在海槽向海一側(cè),缺乏深海平原。深海平原也可突然終止于有深海隙(abyssal gap)出現(xiàn)的地方。在大洋島嶼或群島岸外的深海平原也稱為群島平原(archipelagic 平原)。南海中部深海平原,縱長1500公里,最寬處825公里,地形自西北向東南微傾,平原北部水深3400米,向南部增至4200米,平均坡度0°10′~0°14′,北部地形更平坦,平均坡度僅0°04′~0°05′。
地質(zhì)特征
南海深海平原有眾多的海山、海丘分布,相對高差1000m以上的高大海山即有18座,并對其中14座主要海山予以命名,海山和海丘的排列方向具有明顯的規(guī)律性,有北東向線狀海山和鏈狀海山、東西向鏈狀海山或海丘、南北向鏈狀海山或海丘和北西向鏈狀海山或海丘,海山、海丘的排列方向明顯受南海板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制,高差懸殊的海山和海丘系由玄武巖漿沿海盆斷裂構(gòu)造線上溢發(fā)而成。
地震探測和深海鉆探資料表明,深海平原覆有較厚的沉積層,它實(shí)際上是不規(guī)則的原始地形(如深海丘陵)被大量沉積物鋪蓋而成的。其中濁流攜來的沉積物在塑造深海平原中起重要作用,濁流帶來的陸源砂、粉砂常與遠(yuǎn)洋沉積交互成層。當(dāng)濁流沿大陸邊緣海底峽谷注入開闊深海底時(shí),坡度減緩,流速降低,其所攜泥砂物質(zhì)便逐漸沉積下來。因此,深海平原大多位于陸源物質(zhì)供應(yīng)不中斷的地帶,自大陸隆外緣向洋內(nèi)伸展。深海平原表面可以被海底峽谷外延的深海谷所切割。深海平原向大洋中脊方向,隨著沉積層減薄而逐漸過渡為深海丘陵。
自然資源
雖然大海覆蓋了地球表面三分之二的面積,但是絕大部分深海對于人類來講還是未知的處女地,對于漫長時(shí)間以來它的環(huán)境是如何變遷的,仍存在著無數(shù)的未解之謎。圣迭戈加利福尼亞大學(xué)的斯柯里普斯海洋學(xué)研究所的科學(xué)家正在研究一門新的學(xué)科,他們經(jīng)過14年的研究,揭示出深海所發(fā)生的顯著變化。該研究所的Henry Ruhl和該所海洋生物研究部的生物學(xué)家Kenneth L.Smith于7月23日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的文章中表明,在大洋表面所發(fā)生的氣候變化,正對在海面以下2.5英里生活的體積大一些的動(dòng)物群落產(chǎn)生影響。
眾所周知,像厄爾尼諾暖流和拉尼娜這樣的重要?dú)夂蜃兓录a(chǎn)生區(qū)域性和局地性的影響,但是Ruhl和Smith的研究顯示這樣的變化也會延伸至深?!@個(gè)地球上最為遙遠(yuǎn)的環(huán)境。
雖然現(xiàn)代大洋深處的海水幾百年以來從來不和上層水相混合,但是,海面以上的氣候變化依然對洋底的底棲物種的爆發(fā)與繁榮生長起到推動(dòng)的作用。Ruhl 說:“大型的動(dòng)物,就像你站在海底的時(shí)候能夠看見的那種,會像在淺水或者陸地環(huán)境生活的動(dòng)物一樣受到氣候的影響。”
以上是從一項(xiàng)對加利福尼亞州沿岸的海參、蛇尾和其他活動(dòng)的洋底生物所進(jìn)行的長達(dá)14年的研究得出的結(jié)論。該研究是由 Henry Ruhl主持進(jìn)行的,他和Smith在《科學(xué)》雜志上指出:“將海水的表面與海水的底部聯(lián)系起來的是已經(jīng)死亡的浮游生物和其他的一些生物碎片,它們在海水中緩慢下沉,為生活在海洋深處的其他生物提供了食物?!闭沁@些食物,將海面25英里以下的一些特定生物種類的豐度的變化,與當(dāng)時(shí)發(fā)生的厄爾尼諾暖流和拉尼娜等氣候現(xiàn)象聯(lián)系了起來。
Smith 的研究小組從1989年起,已經(jīng)開始對距加利福尼亞州中部海岸的 小數(shù)點(diǎn) Conception以西大約136英里的北太平洋東部的區(qū)域進(jìn)行研究。他們在一個(gè)被稱為“M站位”的地方——一個(gè)相對無偏差靈敏點(diǎn),安置了研究設(shè)備。這個(gè)站位已經(jīng)成為全世界范圍內(nèi),研究時(shí)序最長的站位之一。每四個(gè)月,研究者們都要對這些設(shè)備進(jìn)行檢查,并收集一些沉入大洋深處的顆粒樣品。為了檢測一些大型的、活動(dòng)的“居民”,研究小組沿著洋底布設(shè)了一條水下攝像測線。
他們所使用的設(shè)備中一個(gè)關(guān)鍵的部件是一種安裝在“雪橇”上的攝像機(jī),它可以在大洋底部移動(dòng)。一旦將它從船上放入水中,這臺設(shè)備將用大概兩個(gè)半小時(shí)的時(shí)間到達(dá)2.5英里深度的目的地。在考察的航程中,科學(xué)家也通過使用一種小型動(dòng)物捕捉網(wǎng)來尋找和觀測那些在相片中出現(xiàn)的不同的動(dòng)物。水下照相機(jī)每五秒鐘照一張相。一小時(shí)的照相時(shí)間帶給科學(xué)家們的將是數(shù)周的分析和研究。48張這樣的相片組成一個(gè)樣條(一個(gè)樣條將穿過大約1英里的距離)來進(jìn)行分析。
在研究者前往“M站位”的許多次考察的行程中,他們都是在斯克里普斯考察船“新地平線”號上工作。每個(gè)航次都是以向西北方向駛離圣迭戈的30小時(shí)的航程開始的,共行駛300英里。研究者一般在“M站位”停留一周或更長的時(shí)間,以完成必要的找回、維護(hù)和裝配設(shè)備等不同的工作。
Smith 說:“在這些站位進(jìn)行長時(shí)間的研究是非常重要的,因?yàn)槿绻銉H僅對其進(jìn)行一次研究的話,就無法預(yù)測將要發(fā)生什么情況。如果你發(fā)現(xiàn)在占全球比例如此之大的范圍內(nèi)發(fā)生類似這樣的變化,你就應(yīng)該對它格外小心?!?/p>
1999年,Smith 和同事 Ronald Kaufmann 指出生活在洋底的動(dòng)物正在經(jīng)歷一個(gè)長時(shí)間的食物短缺期。新的研究表明食物供給已經(jīng)開始增長,并且氣候、食物供給和洋底大型動(dòng)物的豐度是聯(lián)系在一起的。
《科學(xué)》雜志上刊出的論文指出在1997至1998年的厄爾尼諾暖流和拉尼娜事件之前和之后,10種最主要的可移動(dòng)動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)有非常明顯的對比。作為此項(xiàng)研究的一部分,他們對洋底的動(dòng)物進(jìn)行了調(diào)查,包括深海海參、海膽和蛇尾。
海洋科學(xué)家們已經(jīng)對一年又一年海洋表面的氣候和深海生命之間可能存在的關(guān)系進(jìn)行過討論。但是,英國南安普敦市海洋研究中心的Andrew Gooday解釋說:“在現(xiàn)代大洋中,很少有實(shí)際的例證?!?/p>
Gooday說:“曾經(jīng)有過一個(gè)變化的范例,如果你回到30年前,人們的觀點(diǎn)是大洋深處的洋底是非常穩(wěn)定的。”然而,20世紀(jì)70年代,生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一些證據(jù),它們證明即便是生活在非常深的環(huán)境下的生物,它們的繁殖也是與海洋表面的氣候有關(guān)聯(lián)的。Gooday說,已經(jīng)有證據(jù)表明深海的一些生物群落正發(fā)生著長期的變化,“像是一個(gè)更為動(dòng)態(tài)的環(huán)境。”
Ruhl 和 Smith 對不同豐度的常見物種、從海水表面飄向深海的食物,以及表面的氣候之間的關(guān)系進(jìn)行了觀測。他們發(fā)現(xiàn),食物的豐度確實(shí)在發(fā)生變化,它們發(fā)生在表面水隨厄爾尼諾現(xiàn)象發(fā)生變化的高峰后6至11個(gè)月的時(shí)間。而物種的豐度的變化,則又滯后了幾個(gè)月。
一些物種,像 Scotoplanes globosa 海參,在1997年至1999年的厄爾尼諾暖流和拉尼娜現(xiàn)象發(fā)生之前,僅在攝像調(diào)查中出現(xiàn)過很小的數(shù)目,但是在2001年到2002年之間,這個(gè)物種呈現(xiàn)爆發(fā)的趨勢。與之相對,與此種海參有親緣關(guān)系的 Peniagone vitrea,在此項(xiàng)研究的早期具有很高的豐度,然而其數(shù)量卻在厄爾尼諾現(xiàn)象過后急劇減少。
雖然在14年中,由于食物供應(yīng)短缺,一些動(dòng)物的數(shù)量下降了,但仍有其他的一些種類在這樣的條件下旺盛地生長著。其原因很有可能是因?yàn)檫@些動(dòng)物在這個(gè)食物短缺的時(shí)期中擁有競爭優(yōu)勢。
此發(fā)現(xiàn)與其他為數(shù)不多的長期深海研究站位的發(fā)現(xiàn)中的一項(xiàng)相吻合,此站位位于東北大西洋的Porcupine 深海平原,南安普敦市中心曾在此進(jìn)行研究。Gooday 說,在那兒,另一種不同的海參——Amperimarosea,其爆發(fā)式增長,與從海水上層飄落下來的食物的營養(yǎng)性質(zhì)密切相關(guān)。
“大洋是人類的一種食物資源,但也是人類的一個(gè)傾廢場?!盨mith 說,“對我們來說,了解人類的活動(dòng)如何影響深海是非常重要的。
南海深海平原
南海深海平原來有眾多的海山、海丘分布,相對高差在1000m以上的高大海山即有18座,并對其中14座主要海山給以命名,海山與海丘的排列方向具有明顯的規(guī)律性,有北東向線狀海山與鏈狀海山、東西向鏈狀海山或海丘、南北向鏈狀海山或海丘與北西向鏈狀海山或海丘,海山與海丘的排列方向明顯受南海板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制,高差懸殊的海山和海丘系由玄武巖漿沿海盆斷裂構(gòu)造線上溢發(fā)而形成。
其它地區(qū)
其它地區(qū)的深海平原:
環(huán)繞南極洲大陸的四大深海平原之一。
位于美國南部與百慕達(dá)之間北美大陸棚的東面。
哥倫比亞深海平原
構(gòu)成加勒比海中南部海底的海底平原,為哥倫比亞海盆最深和最平坦部分。
參考資料 >