簡介
海底峽谷亦稱“水下峽谷”。是大陸坡上深切的大峽谷。海底上的谷地同陸地上的谷都是多成因的,因此不能把各種不同成因的海谷都稱為海底峽谷。海底峽谷的橫剖面呈V形。谷壁陡峻且帶有階梯狀陡坎,谷底有小盆地及高差幾十米的橫脊,大多數峽谷蜿蜒帶有分枝,谷壁上有大量岩石露頭,少數為直線形輪廓,大多數峽谷都切割在花崗岩層或玄武岩層中。
少數峽谷可上溯到大陸架與河流相連線,具有河谷的形態。其形成中起主要作用的是構造因素與海底濁流的侵蝕作用。大陸坡是地殼的活動地帶,在形成大陸坡過程中有一系列階梯狀斷裂及垂直大陸坡走向的縱向斷裂構成海底峽谷的雛形,而後有濁流及海底滑坡的修飾改造。
海底峽谷這個概念,最早是19世紀末由地理學家們提出來的。由於人們掌握的資料少,海底峽谷這個詞常被不很嚴格地用來表示海底各種各樣的山谷和狹長的窪地。近幾十年,海洋地質學家們根據海底峽谷的物理特徵,不斷探討它的形成原因。
特徵
海底峽谷的頭部多延伸至陸坡上部或陸架上,有的甚至直逼海岸線,峽谷頭部的平均水深約100 米。多數峽谷可延伸至大陸坡麓部。其末端水深多在2000米左右,深者可達3000~4000米。峽谷口外通常是緩斜的海底扇,在海底扇區,峽谷被帶有天然堤的扇谷所取代。海底峽谷的水深自頭部向海變深。其縱剖面大多呈上凹形或出現數個轉折裂點,也有呈上凸形或比較平直者,長大峽谷的坡度較緩。世界上著名的哈得孫峽谷,它從哈得孫河口開始一直延伸進入大西洋(見圖)。世界上最長的海底峽谷為白令峽谷,長400多公里。海底峽谷兩壁高陡,一般坡度約40°,有的谷壁狀若懸崖。切割最深的海底峽谷──巴哈馬峽谷,其谷壁高差達4400米,是陸上的大峽谷難以相比的。海底峽穀穀壁有許多不同時代的基岩露頭。谷底沉積物有泥、粉砂、砂以至礫石等。來自淺水的具遞變層理的砂和粉砂層常與深海的泥質沉積物交錯出現,有時也有滑塌沉積物穿插其間。全世界所有的大陸坡幾乎都有海底峽谷分布。但在傾角小於1°的平緩陸坡,以及有大陸邊緣地、海台或堡礁與陸架隔開的陸坡上,海底峽谷比較罕見。有些海底峽谷與陸上河谷(或古河谷)相鄰接,但也有不少海底峽谷,尚未發現與陸上河谷有任何聯繫。
成因
關於海底峽谷的成因,目前主要有兩種解釋:① 河谷被淹沒于海下。由於某些海底峽谷形狀類似陸上河蝕峽谷,故一些學者認為海底峽谷是河流切割而成。河流注入海洋後,由於較輕的河水浮於海水之上,故海底峽谷不可能是現代河流刻蝕出來的,但地質時期河流切割形成的陸上峽谷,隨著地殼下沉或海面上升,可淹沒于海下成為海底峽谷。如地中海地區科西嘉島的海底峽谷,它與相鄰陸上河谷的坡度連續一致,可以認為這種峽谷是受淹的河谷。但有些海底峽谷處於海面以下一、二千米甚至更深之處,而海平面抬升的幅度不可能達到這樣大,並且海底峽谷又廣泛地見於構造上升地區,故河谷被淹沒在海下這種形成方式,不能作為海底峽谷的普遍成因。有一些與陸上河谷相延續的海底峽谷,二者相接處的坡度突然發生轉折,海底峽谷的坡度比鄰接的陸上河谷的坡度陡得多,可見它們也不是被淹沒的河谷下段。
② 濁流侵蝕作用。是大多數海底峽谷的成因。1936年,R.A.戴利首先提出,海底峽谷是濁流侵蝕作用的結果。儘管多年來並未在峽谷中直接測到高速的濁流,但大量的間接證據,如:峽谷頂部陡峭乃至倒懸的谷壁,谷底的波痕和流痕,不時向下游移動的砂礫,具粒級遞變層理的谷底沉積岩心,峽谷口外發育巨大的海底扇,谷底及海底扇中有砂、淺水生物和陸上植物的碎屑等均表明峽谷中必定有較強的流體通過;特別是1929年紐芬蘭大灘地震後,向著陡坡下方的海底電纜依次折斷,證明有強大濁流存在。人們推斷在第四紀低海面時,由於河流攜帶著大量沉積物在大陸坡頂部附近入海,濁流作用特彆強烈,故有許多海底峽谷主要在此時發育。
類型
從物理特徵來講,海底峽谷與陸地上的峽谷是相似的。峽谷的形態呈“V”字形,谷壁高而陡,谷底向大洋方向傾斜,谷壁多岩石。海底峽谷根據形成原因和物理特徵不同,有以下四類:
海底扇形谷
這種海底峽穀穀口向外擴展,由大量的沉積物質構成,沉積呈扇面形,在許多情況下,這是海底峽穀穀底的延伸。扇形谷的另一特徵是谷壁兩側陡峻,一般高度在200米左右。
陸架溝渠
陸架溝渠是一種穿過大陸架的較淺的谷地,它們的谷壁高度很少超過183米,而且溝渠多分布在一些大陸架邊緣的盆地處。實際上,這種陸架溝渠在海洋底部的存在並不普遍。科學家們發現比較典型的有紐約海岸外的哈得遜溝渠、英吉利海峽中的赫德海溝、愛爾蘭海中的聖喬治溝渠等。
冰蝕槽
這種槽形谷地多在冰川侵蝕海岸外的大陸架上,其深度多在183米以上。冰蝕槽的底部有一些不大的盆地和一些分支。一般冰蝕槽寬度為80千米左右,深度在500~600米。最為著名的冰蝕槽是勞倫琴冰蝕槽,它從聖勞倫斯灣開始,延伸1046千米,到薩格納河外241千米的大陸架邊緣處。這種冰蝕槽的形成原因,多數學者認為,大概是在大陸架露出水面時,由於地球正處在冰川時期,巨大的冰川流過,把地殼切割成巨大的溝槽。這方面的證據已經找到不少。
深海峽
分布於深海底的深海峽谷,其剖面形狀似槽形,現在還弄不清楚它們是不是扇形谷的延續,但它們的走向,有的是與大陸邊緣平行的,有的卻與大陸邊緣保持一個很大的角度。最為著名的深海峽谷,是從格陵蘭西海岸外開始,一直延伸到格蘭德灘尖端外的洋中海峽谷。這條深海峽谷的深度,比其周圍海底的深度還深約91米,寬度僅為2.4~6.4千米。一些地質學家認為,這種深海峽谷可能是在海底濁流的衝擊分割之下形成的,因為,海流在通常情況下,不大可能在這裡卸下所攜帶的沉積物。
海谷
除海底峽谷外,尚有其他一些海底谷。在大型三角洲前緣,常有橫剖面呈U形,谷身平直,分枝稀少的谷地,叫三角洲前緣槽,其成因可能類似於海底峽谷。海底扇上的扇谷,也稱深海谷,其深度一般較小,谷底比較平坦,谷壁缺乏基岩露頭,通常是海底峽谷或三角洲前緣槽的向海延續。一些深海谷可延展至深海平原上,其延伸走嚮往往平行於海岸線,例如自巴芬灣向南延入北美海盆的中大西洋深海谷。大陸坡上還有一些微微彎曲,支谷較少的淺小海谷,叫坡溝,其形成主要與塊體滑塌作用有關。斷裂下陷常形成谷壁平直,底部寬闊的槽形谷。
海底為何多峽谷
神秘的海洋世界,面積達3.6億平方千米,平均深度達3800米,海水的總體積約為13.7億立方千米。由於被這樣一塊碩大無比的海水體積所遮蓋,使人們無法觀賞海底的奇觀。隨著科學的發展,探測海底的面貌已不再是一件困難的事,科學家利用衛星從太空上傳回來的海水高度的數據,可以精確地把海底的真實面目呈現在我們面前。其實,海底世界也象陸地一樣,有綿延的群山和縱橫交錯的峽谷,有廣袤的平原和深陷的盆地。海底峽谷一般橫貫於大陸架和大陸斜坡,呈直線形,峽谷的兩壁是階梯狀的陡壁,其橫斷面呈"V"字形。
海底峽谷的地勢非常壯觀。如恆河口到孟加拉灣的海底峽谷,寬達7千米,深70米以上,長達1800多千米,一直潛入5000多米深的印度洋底。目前通過衛星探測到的海底峽谷已達幾百個,它們宛若一條巨龍,尾巴留在大陸架,而龍頭則探進了大洋底。海底峽谷的神秘奇異令人瞠目。在美國的加利福尼亞海岸附近,有一條深達1200米的海底峽谷,在這個峽谷地帶,找不到任何生物。經科學家們探測研究,才發現了這條海底峽谷覆蓋著一條厚厚的棕泥的"絨毯",那裡沒有一絲生物賴以存活的氧氧氣,生物一旦進入此地,就會因缺氧而窒息死亡,成了地球上生命的真空地帶而被稱作"死谷"。
海底峽谷是怎樣形成的呢?這個問題人們一直眾說紛紜,有著幾種解釋。比較一致的說法是,海底峽谷是大陸坡上的沉積層在地震作用下順大陸斜坡滑動時產生的沉積流的結果。在冰川時期,海平面顯著下降,大陸架變成了大面積的淺水區,在風暴和浪潮的作用下,淺下區的泥沙被海浪攪拌起來,形成比重較大的沉積層,這種沉積層由於地震所產生的強大作用力,象一股巨大的激流,從大陸架流出,沿著大陸坡流到大洋底,而地殼活動的頻繁地帶又多在大陸坡,地殼的斷裂形成了海底峽谷的雛形。強大的海底沉積流順著海底裂縫滑動,經過漫長的歲月,形成了今天海底峽谷的面貌。對海底峽谷產生的原因,目前還不能定論,科學家們還在進一步研究探討,總有一天,會被徹底揭示出來。
相關資料
德國科學家發現海底超級大峽谷
事實上,地球上還有許多人類的“觸角”尚未伸及之處。德國不萊梅大學科研工作者最近在非洲西海岸的海底發現了一個超級大峽谷就是一例。據悉,該大峽谷長達900公里,部分地方的寬度達2-3公里,從水深為200-250米的大陸架開始,一直延伸到遠離海岸的海下3200-3300米的深處。而在去年由英國學者繪製的“非洲沿岸海底地形圖”上,還根本沒有這個超級大峽谷的蹤影呢。
不萊梅大學海洋邊緣研究中心的舒爾茨和他的同事,一直致力於研究海底峽谷。前不久他們駕駛著“隕星號”科研船,在西非海岸的模里西斯的海域考察時,非常偶然地發現了這個巨大的海底大峽谷。科學家們介紹說,像非洲這樣的大陸板塊,並不是到了海邊就戛然而止了,相反它更多地在水下悄無聲息地繼續延伸到深海之中。據測定,該大峽谷位於一片廣袤的海底石山之中,切入的溝塹深達300米,而且在大起大落中又蜿蜒曲折,故其驚險和壯美程度,完全可以跟陸上世界的任何著名大峽谷媲美。
科學家們認為,此大峽谷是在所謂的“泥流”作用下生成的。這些強勁的泥流沿著大陸架流向海底深處,經過千百萬年時間的衝擊,就像河水劈開大山一樣,也深深地切入大陸架。只不過這種泥流,並不是時刻都有的。對海底鑽孔樣品的分析結果表明,它們每隔2年到3年,才出現一次。科學家們還利用地震測量的手段,確定出大峽谷沉積層的年齡:該海下大峽谷至少在1000萬年之前就已經形成了。
這個大峽谷的發現,也為沉積物是如何從大陸邊緣流向深海提供了新的解釋。看來,這裡存在兩種完全不同的機制:一種就是泥流,它們更多地是把沉積物,在一個峽谷的有限範圍內運送,就像現在發現的大峽谷的情況一樣;另一種,是大面積的滑坡方式,也就是大陸架上極其大量的沉積物剝落,最後雪崩般地滑向海底深處。而當大陸架發生這類滑坡時,許多有機物也被一同送到海底。假如了解了這一過程,將有助於將來在海底尋找天然氣或者是石油。另一方面,也有助於預測變幻莫測的海嘯,因為海底雪崩般的滑坡正是引發海嘯的導火索。
參考書目
1,J.H.McD.Whitaker,ed., Submarine Canyons and DeepSea Fans,Dowden,Hutchinson & Ross,Pennsy-lvania,1976.
2,http://www.gmw.cn/01gmrb/2006-01/13/content_360823.htm
海洋百科(一)
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