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海山——洋底的崇山峻岭

海山——洋底的崇山峻岭

  • 分类:海洋科普馆
  • 作者:宋帅华
  • 来源:中科院地质地球所
  • 发布时间:2022-03-28 10:06
  • 访问量:0

【概要描述】在我们生活的星球上,浩瀚缥缈的海平面下,是否也一样光滑如镜?

海山——洋底的崇山峻岭

【概要描述】在我们生活的星球上,浩瀚缥缈的海平面下,是否也一样光滑如镜?

  • 分类:海洋科普馆
  • 作者:宋帅华
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  • 发布时间:2022-03-28 10:06
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在我们生活的星球上,浩瀚缥缈的海平面下,是否也一样光滑如镜?

(大西洋海平面)

 

占地球表面积70.8%的海洋,地层是不是也同陆地表面一样,有着平原,高山与深谷?洋底有没有像喜马拉雅一样连绵的山脉?

(位于美国加利福尼亚中部沿海的戴维斯海山高程图)

 

海山(Seamount)一般从海底高耸向上,但一般都没有突出海平面。典型的海山由死火山形成,从洋壳上计算,一般高度为1000至4000米。在海山的标准定义中,海山一般高于周边洋壳1000米以上,呈圆锥形。

(水下火山喷发模拟)

 

一部分海山在地质演化过程中,其山顶可能超出海平面,随着波浪的侵蚀,这些海山形成了较为平坦的表面,并最终沉入海平面之下,这种海山被称为海底平顶山(Guyot)。

 

海山的发现与研究现状

尽管最早在19世纪时,就有科学家对海山进行过采样,但受限于科技的发展,长期以来,对海山的深入研究几乎停滞不前。随着现代科技的进步,科学家们对海山的了解也不断深化。不过即使采用了最新的科研手段,迄今为止,我们也仅仅探索了海山总数的1%,且大多数都集中在含山顶部500米的深度范围内。

今天,借助科研潜水器,我们对海山得以有更深刻地了解与认识。比如,“科学号”中国远洋综合科考船在西太平洋地区的数座海山进行了潜水采样等工作,对海山的精细地形、底质类型和生物多样性等进行了研究。

(“发现”号遥控无人潜水器)

 

在海山的探索历史中,科学家们还发现了一种平顶的海山,被命名为海底平顶山(guyottablemount)。当时任美国海军约翰逊角号(Cape Johnson)舰长,战争结束后成为著名地质学家的哈里·哈蒙德·赫斯(Harry Hammond Hess),在执行声呐探测任务的过程中,在北太平洋的海床中发现了一系列平顶海底火山。

(赫斯在讲解海底扩展理论)

 

这一发现,也进一步佐证了他的海底扩张理论,进而为板块构造理论的发展提供了理论基础。

(熊海底山(Bear Seamount),为海底平顶山)

 

海山在地球上所有洋盆中都存在,已经被人类确认的海山超过14500座。而小于1000米高的丘陵,山脊等,则更超过80000座。海山一般都起源于洋底火山,多集中在地幔柱,洋中脊以及岛弧附近的洋壳中。迄今为止,科学家们实地探测的海山有9951座,占地面积超过808万平方公里。最大的海山在北太平洋,面积可达15500平方千米。

 

海山出露形式——海山链

(Seamount chain)

海山通常成组出现,比较知名的有夏威夷-皇帝海山链(Hawaiian–Emperor seamount chain),其中最古老的海山年龄已经有数百万年。

(夏威夷-皇帝海山链)

 

而其中最年轻的海山位于夏威夷岛东南35公里处的罗希海山(LōihiSeamount),至今仍在活跃时期。

(罗希海山深度等高线图,海山高度约3000米)

 

1996年夏天,罗希海山发生了共计4070次群发性地震。

(在罗希海山培利火山口的海底观测站)

如果将世界上已知的海山集中到一起,它们的占地面积可以达到整个欧洲的规模,海山也因此成为地球上最常见,却最缺乏了解的海洋结构和生物群落之一。

 

海山地质概况

大多数海山来源于单次或者两次火山过程,也有小部分海山,如圣诞岛海山省(Christmas Island Seamount Province)的形成过程较为复杂。所有的海山演化过程都遵循特定的生长-活动-沉降-最终消失的模式。第一阶段,岩浆活动首先在洋底地层上伸展,海山的基本平面范围确定。第二阶段是集中的火山活动,火山喷发了整个演化阶段98%的岩浆,海山甚至在海平面以上生长,如2009年喷发的洪加-汤加海山。


(洪加-汤加海山——超出海平面)

 

集中的火山喷发结束后,在海浪的侵蚀下,海山失去了自我维持的能力,开始慢慢被破坏,最终沉入海面之下。海山的形成过程中,喷发的熔岩流是其主要组成部分,主要以枕状熔岩(玄武岩)为主。

而侵入岩,如岩墙或者岩席等,也是海山的重要组成成分。

 

海山:机遇与挑战

海山可能是未来重要的经济金属矿藏来源。由于海山形成过程中,经历了一系列矿物的富集过程,海山中蕴藏着丰富的金属资源潜力。位于巴布亚新几内亚的利希尔岛以南8公里处有一处圆锥海山中,蕴藏着迄今大洋地层中丰度最高的金含量。尽管开采难度很高,但随着科技的进步,海山的开发已经令人心动。


(位于巴布亚新几内亚以南的圆锥海山—黄金储量丰富)

 

但同时,由于大量的海山没有被人类深入研究,海山在现代海运中,也时常给人们带来危险。如莫里菲尔德海山(Muirfield Seamount)便以在1973年撞到此山的船的名字命名。美国潜艇旧金山号(SSN-711)在2005年以时速35海里撞向海底山,造成严重损毁及一名海员丧生。


(撞到海山的潜水艇)

 

我国的科学家也将目光投入海山,海洋考察船已经实地探测考察了多个海底火山,对我们进一步认识我们生存的星球,有着重要的意义!

参考文献

1. "Davidson Seamount". NOAA, Monterey Bay National Marine Sanctuary. 2006. Retrieved 2 December 2009.

2. "Guyots". Encyclopædia Britannica. Retrieved 24 July 2010.

3. Amos, Jonathan. "Satellites detect 'thousands' of new ocean-bottom mountains" BBC News, 2 October 2014.

 

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