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第一部分 海洋之谜4（第2页）

中尺度涡的发现，使传统的大洋海流理论受到挑战。由于海洋中中尺度涡的出现，大洋环流的动力结构完全改变了。假如中尺度涡也像大气中的气旋或反气旋那样，是由气压不稳定的因素所引起的，那么，大洋环流的动力有可能是由中尺度涡来维持的。这就从根本上修正了风生环流的观点。

海底世界的未解之谜

地球有71％的表面是海洋，辽阔的海洋与人类活动息息相关；海洋是水循环的起始点，又是归宿点，它对于调节气候有巨大的作用；海洋为人类提供了丰富的生物、矿产资源和廉价的运输，是人类的一个巨大的能源宝库。

随着科技的进步，人类对海洋的了解正日益深入，但神秘的海洋总以其博大幽深，吸引着人们对它的思索。在此，仅就海底地貌及其地质活动，谈谈几个未解之谜。

◆太平洋洋脊偏侧之谜

从全球海底地貌图中可以看到，海底地貌最显著的特点是连绵不断的洋脊纵横贯通四大洋。根据海底扩张假说，洋脊两侧的扩张应是平衡的，大洋洋脊应位于大洋中央，但太平洋洋脊亦不在太平洋中央，而偏侧于太平洋的东南部，并在加利福尼亚半岛伸人了北美大陆西侧。显然，从加利福尼亚半岛至阿拉斯加这一段的火山、地震、山系等，难以用海底扩张假说解释其成因。那么，太平洋洋脊为什么偏侧一方?北美西部沿岸的山系、火山、地震等又是怎样形成的?这是有待进一步探索的问题。

◆西太平洋洋底地貌复杂之谜

由于太平洋洋脊偏侧于东南方，在太平洋东部形成了扩张性的海底地壳：东太平洋海隆。但在太平洋中西部广阔的洋底，地貌复杂，存在着一系列的岛弧、海沟、洋底火山山脉和被洋底山脉、岛弧分隔成的较小的洋盆等，看来并不完全像是由海底扩张所产生的洋底地貌，而更像是古泛大洋洋底的一部分。因为海底扩张所形成的地貌，除了海沟、岛弧、沿岸山脉外，大部分应是较为平坦的、从洋脊到海沟一定倾斜的海隆地貌。虽然有人试图对此作出解释，但未有较公认、一致的看法。

◆北冰洋的海底扩张是否仍在继续

北冰洋是四大洋中最小的，又存在广阔的大陆架，有人把它看成是大西洋的一部分，即大西洋北部的一个巨大的“地中海”。虽然北冰洋也存在大洋中脊：北冰洋中脊（南森海岭），但在整个北冰洋地区，火山、地震活动是很微弱的。本人曾作过统计：从1900~1980年间，北纬70°以北只发生了40次6级以上的地震，一般认为是北极厚厚的冰盖阻止了地震的发生，本人认为至少还有一个原因不能忽视，地球自转产生的偏向赤道的离心力会使地球内部的能量向中、低纬度转移，从而削弱了两极地区的活动。而在南纬70°以南的地区，从1900~1980年也只记录到一次6级以上的地震。

一般地说，任何快速自转的天体，其两极地区的活动均会受到削弱，太阳黑子活动主要发生在南北纬35。之间，亦可能与其快速自转有关。地球作为一个快速自转的天体，北冰洋的地震和海底扩张活动就不能不受到影响，从其地震、面积、无深海沟等情况判断，北冰洋的海底扩张即使没有停止，也是非常微弱的。

◆阿留申岛弧之谜

阿留申岛弧是地震频繁的地区之一，令人感兴趣的是：阿留申岛弧向南弯曲，这种形状似乎显示有一种自北向南的力推动形成的，如史前冰川的推动等，另外，阿留申岛孤南侧的深海沟表明，太平洋的海底扩张对其它的作用是向北推进的，但从太平洋洋脊位置来看，太平洋洋脊伸入到北美大陆，南北向偏东分布，其扩张方向应是向西偏北，而不应向北，那么，阿留申海沟是如何形成的呢?

◆无震海岭与大陆平静山系的形成

一般认为大洋中脊是大洋地壳的诞生处，大陆边缘的山脉是海底扩张运动的结果，它们的成因可得到较完美的解释。但在各大洋中，还存在着许多无震海岭，它们与大陆内部的一些平静、古老的山系一样，仍未得到较为公认的解释。美国有人提出所谓“热点说”，试图解释无震海岭的形成，他们认为热点处火山活动的源地固定于板块之下的地慢深处，当板块移过热点上面时，随着热点处岩浆不断喷发形成火山，就可以形成一列沿着板块运动方向的火山脊或火山链，即无震海岭。

◆南北半球地震不均衡

本人曾对南北半球发生在1900年至1980年间6级及6级以上共7936次的地震作过统计，结果发现南北半球发生地震的次数是不均衡的：北半球共发生了4634次，南半球只发生了3277次，赤道发生了25次，北半球比南半球多四成以上。纵观世界火山、温泉分布图，亦可发现，北半球要比南半球多，这是什么原因?

由于南北半球海陆分布的不均衡特征，很容易使人联想到，海陆分布情况可能影响到地球内能的释放。我们知道，温泉、火山、地震都是地球释放内能的方式，来自地热流的研究给我们这样的启示：地热流是地球内能释放的最基本的形式，地球的内能通过地热流连续不断地经由地壳释放出来，地壳是地球内能释放的最主要障碍，由地壳均衡假说可知，大陆地壳远厚于大洋地壳，又据有关资料显示，大陆地壳的平均厚度为35千米，海洋地壳厚度仅为6千米。不难想象，地球的内能通过大陆地壳要比通过海洋地壳困难得多。

由于北半球大陆板块面积比南半球要大，而南半球的大洋板块面积比北半球的要大，因此，北半球的内能更多地受阻于大陆板块，通过地热流释放出来的内能就要比南半球少一些，这些受阻的内能在大陆板块下面积聚，并在地球自转的作用下向中低纬转移，当这些能量积聚到一定的程度，就可能冲破地壳，在一些地壳较薄弱的地带（如板块边缘）以火山、地震等形式释放出来。

在一个较长的时期内，南北半球各自释放的总内能应趋于均衡，即北半球通过地热流、温泉、火山、地震等形式释放出来的内能近似等于南半球通过地热流、温泉、火山、地震等形式释放出来的内能。由于北半球通过地热流释放的内能要比南半球少，其累积的能量就通过火山、地震、地热活动释放出来。这就是北半球为什么比南半球多火山、地震的原因。我把这个推论称为南北半球内能释放均衡假说。

厄尔尼诺之谜

很早以前，厄瓜多尔和秘鲁沿岸的居民发现，每到圣诞节的前后，随着东南信风的暂时减弱和南美沿岸海水涌升现象的减退，太平洋赤道逆流的一个分支海流，沿着厄瓜多尔海岸南下。随之，南美西海岸附近海域的海水温度增高。起初，人们只知道这种自然现象出现在圣诞节前后。而且每当发生这种情况时，在这一海域里生活的适应冷水环境的浮游生物和鱼类，因水温上升而大量死亡，使得世界著名的秘鲁渔场的鱼产量大幅度减产。于是，沿岸居民对海面水温升高的自然现象感到迷惑不懈，称这是“圣婴”降临了。圣婴在西班牙语中的发音为厄尔尼诺。这样，厄尔尼诺就成了秘鲁沿岸海水温度异常变化的代用名词了。在近几十年里，人们还发现，世界各地的灾异现象多与厄尔尼诺现象有着某种联系。有人甚至认为，世界各地大的自然灾害都是由于发生厄尔尼诺而引起的。因此，海洋学家、气象学家都在研究厄尔尼诺现象的发生规律。

直到今天，人们对太平洋中出现的厄尔尼诺现象，仍有许多迷惑不解之处：发牛厄尔尼诺现象时，那巨大的暖水流是从何处来的?它的热源在哪里?过去人们提出过种种假说，如：其热源来自地心，或是因为海底火山爆发等。但是，往往在没有发生大的火山爆发时，也曾发生过厄尔尼诺现象，因此这种假说不能令人信服：这是其一。

其二，太平洋发生厄尔尼诺现象有没有自身发生的规律?例如，它的发生周期长短受什么制约?它的发生与消衰，以及强度变化，是否有代表性的信号。如果有征兆，反映在哪里?

其三，无论是厄尔尼诺现象，或是反厄尔尼诺现象的发生，都是大洋暖水团大范围运动的结果。那么，这种暖流水团运动和北太平洋发生的顺时针大洋环流，以及南太平洋中发生的逆时针方向的大洋环流是否有其种关系?特别引起中国海洋气象专家关注的是，厄尔尼诺与发生在西太平洋上的黑潮暖流又有什么关系?因为黑潮对中国、日本等东亚国家的气候有较大影响。

其四，厄尔尼诺一旦发生，范围大，时间长，引起的自然灾害对人类社会破坏性极大。因此，能否利用海洋中各种要素的变化规律来预报它的发生呢?

其五，发生在太平洋的南方涛动与厄尔尼诺之间有必然联系吗?如果有联系，其内在的机理又是什么?等等。

总之，厄尔尼诺现象的出现，不是单一因素所能解释的，它的形成机理也许是大自然中海洋水体一大气一天文等诸多因素作用的结果，相信在不久的将来，厄尔尼诺之谜一定能解开。

大西洋中脊之谜

仅次于太平洋的世界第二大洋——大西洋，是古罗马人根据非洲西北部的阿特拉斯山脉命名的。大西洋也是最年轻的海洋，它是由大陆漂移引起美洲大陆与欧洲和非洲大陆分离后而形成的。虽然现在还没有足够的证据证明，大西洋早在1～1．2亿年前就已存在，但大多数科学家都承认，美洲大陆是在近2亿年内随着大陆漂移才开始与欧洲和非洲大陆分离的。分离的中心点位于冰岛北部的某处，所以，这些大陆的边缘如同一把张开的大剪刀的刀刃；分离的中央是大西洋海岭，它是地球上最大的山脉——大西洋中脊的一部分。大洋中脊绵亘4万多海里，宽约1500千米。它穿过了所有海盆，大西洋海岭又是大洋中脊中比较典型的部分。它最明显的特点就是高度变化幅度大，从深海平原开始，海岭逐渐升高，形成了崎岖不平和有大断裂的海底山峰，峰巅距水面约1800米，距海底约1000～3000米，沿海岭中轴，有一条很深的裂谷，谷底比侧峰低约1800米，宽约21~48千米，这个裂谷表示出大西洋海底两侧的分裂带。

大西洋中脊上的火山奇观很早以前，有经验的航海家横度大西洋时，就感觉到大西洋中部似乎有一条平行于子午线的水下山脊。随着深海测量技术的发展和海洋地质工作者的不断深入探索，人们已经证实了这条巨大的大西洋中脊的存在。

著名的大西洋中脊自北部的冰岛起，至南部的布维岛止，长约15000千米，巍然耸立于洋底，山脉走向也与两岸轮廓一致，呈“S”形，距东西两岸几乎相等，位置居中，“中脊”之名由此而来。

大西洋中脊平均高出海底2000米左右，有的地方高出4000米，部分地方甚至高出海面成为岛屿，如冰岛、亚速尔群岛、圣赫勒拿岛、圣帕维尔岛、阿森岛和特里斯坦——达库尼亚群岛等，并常构成火山岛。像亚速尔群岛、加拿列群岛等都发现有活火山活动，沃兹涅先尼亚群岛和冰岛也是由火山构成的。例如，1957年9月27日，亚速尔群岛的法亚尔岛上的居民发现了一种奇怪的海浪，接着看到水中升起一根巨大的蒸气柱，强烈的震动开始了，震撼着整座岛屿，被称作卡皮利纽斯的水下火山就这样喷发了。这一夜之间，在原来水深50米的地方，由火山喷出物突出海面形成一座山丘，这块新的陆地已高出水面115米。火山喷发口的地壳好像在喘息。致使新形成的岛屿随之上起下落，到第81天，从火山口向海里流出一条条熔岩的火河。1963年11月14日，在冰岛以南的大西洋中，渔民们发现海面上升起一团团浓烟，接着水中不断抛出石块，10天之后，形成一座长900米、宽650米、高出海面100米的岛屿，这座新岛屿被命名为苏尔特塞岛。这次造岛活动持续一年半之久，到1965年春季才结束。据调查，仅在与大西洋中脊断裂带相联系的冰岛，就拥有200多座活火山。资料表明，从17世纪至19世纪，亚速尔群岛上至少已观察到7次火山喷发，并多数形成新的岛屿。由于火山喷发而产生的疏松物很难抵御凶猛的海浪冲击，因而人们看到的新岛屿，常常是上部已被珊瑚堆积的平顶海山。

劈开大西洋中脊的大裂谷大西洋中脊另一个引人注目的特点，是沿着中脊的轴部，配置纵向的中央裂谷。它把脊岭从中间劈开，像尖刀一样插入海脊中央。由“无畏号”和“发现号”考察船证实，断裂谷深度在3250～4000米之间，宽9千米。大裂谷中央完全没有或者只有薄层沉积物，表明这个区域的洋底是由新形成的岩石构成的。曾两次潜入大西洋中脊裂谷的海尔茨勒说：“我的印象是，海底就像一个来回游**并捣毁着的大力士，而且很明显它是一个正在忙着制造地震和火山的可怕的地方。”科学家通过潜水器的窗孔，看到了一些人类从未见过的景象，如一些洋底基岩就像一个巨大的破鸡蛋，其流出的蛋黄，则像刚流出来就被冷凝似的（一团团岩浆从地球深处被挤上来，当它和极冷的海水接触时，很快就在它的周围凝成一层外壳。后来外壳破了，里面的熔融体就流出来形成这种外观）。潜水器里的科学家还看到裂谷底面有许多很深的裂隙，见到一块块玻璃状外壳，还有长在熔岩上面的像蘑菇盖般的岩石以及各种奇形怪状的巨大熔岩体。它们有的像一条钢管，有的像一块薄板，有的像绳子或圆锥体，有的像一卷卷棉纱或像被挤出来的牙膏。1973年8月，“阿基米德”号深海潜水器曾对正在升起的一座“维纳斯”火山进行了探查，对所采的海底岩石样品进行年龄测定，发现其年龄尚不到1万年，这证明它是大裂谷底部最年轻的岩石。这个事实告诉我们，新涌上来的岩浆曾在这个裂谷的正中央形成新的地壳。1974年，就在上述潜水器观察过的附近，科学家从583米深处的熔岩层中采取岩心样品。有意思的是，在大洋玄武岩基底上的沉积物年代，竟随它距大西洋中脊轴线距离的增加而变老，每一钻探点洋底以下的沉积物年代，又随深度的增加而增加。因此，深海钻探资料明确支持这样的观点，南大西洋洋底自6500万年以来，一直以平均每年4厘米的速度向两侧分离开来。

期待着更有说服力的答案中大西洋海脊大裂谷，两边有许多很深的峡谷，这些破裂带成直角切过这条洋脊裂谷。千百万年来，大陆的漂移扩散，就是循着这些横向破裂带移动着。因此，大西洋中脊是现代地壳最活动的地带，那里经常发生岩浆上升、地震和火山活动，水平断裂广布。它们是怎样生成的呢?科学家们认为，大西洋中脊是新地壳产生地带，洋脊高峰被一个中谷分成两排峰脊，而中谷是地壳张裂的结果，地壳以下的熔融岩浆沿着裂谷上升，凝结成新地壳，这些新地壳不断产生，把老的条带向两旁推移。这样就使得大洋底岩石的年龄离洋脊愈近愈年轻，愈远就愈老。大地磁异常条带在洋脊两侧也呈有规律的排列。但是在大洋中脊两旁海底扩张的速度不一定全部相等，甚至有时一边扩张，另一边相对不动。

现在，虽然再也没有人认为大西洋中脊的形成是“莫名其妙”的了，但关于它的许多问题，特别是大西洋中脊的岩石如何能沿水平方向推移开去，构成新的洋底等一系列带根本性质的问题，仍有许多争论，21世纪在期待着更有说服力的答案。