海洋科普| 海水的运动及其地质作用,洋流与浊流的区别

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洋流

海水大规模的定向流动,称为洋流或海流(ocean current 或 sea current)。洋流的速度一般不超过0.5~1.5m/s。它既见于海水表层,也能形成于海水深部;既发生在近岸地带,也分布于远海水域。表层洋流影响深度一般不超过100m,深部洋流可见于深海底。

定期到来的信风(trade wind)是引起表层洋流的主要原因。风对水面的拖曳力及施加于波浪迎风面的压力,使海水前进速度减慢不同,水域的温度差对表层洋流的形成也有重要影响。

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赤道地区温度较高的海水流向高纬度地区,是为暖流(warm current);高纬度地区的寒冷海水流向赤道地区,是为寒流(cold current)。两者构成表层海水的循环,深部洋流的形成主要受海水密度控制。

高纬度地区表层海水结冰,所含盐分便向下转移,从而提高下层海水的含盐度和密度。这种温度较低、密度较大的水体一边下沉,一边向赤道方向流动,促使低纬度地区下层的海水上升并向高纬度方向流动,遂构成大规模海水的深部循环。洋流的运动方向还受到盛行风的方向、科里奥利效应、大陆的轮廓、岛屿和海底地形等因素的影响。

洋流对海底有轻微的侵蚀作用并能搬运细粒的碎屑物质。海底磷矿是生活在水深1-150m深处的生物所产生的磷酸盐物质,通过上升流(uplifted current)带到浅水地带后,再通过生物化学作用而沉淀形成。沿陆坡等深线方向流动的深部洋流,称为等深流(contour current)。它的流速低,一般仅为3~30cm/s,能对陆隆上的沉积物进行冲刷、搬运和沉积,主要见于大西洋西部的陆隆上。

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磷矿

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浊流

基本特征:

浊流(turbidity current)是一种含大量碎屑物质因而密度大(可达1.5-2.0g/cm³),并以较高速度向下流动的水体。浊流发源于大陆架或大河流河口的前缘,那里堆积的松散沉积物厚度较大。在强大的波浪搅动、地震震动、河水的冲击以及海底滑坡等因素的激发下,这些松散沉积物沿斜坡向下滑动并扩散于海水中,形成浊流。

其中以大规模的海底滑坡作用最为重要,而地震与河口前缘松散物的过量堆积则是触发海底滑坡的因素。浊流难被人们直接观察,但是有许多事实可以证明它的存在:

(1)在大洋底部发现有生活在浅水中的底栖动物介壳(或骨骼)、植物碎片,以及具有浅水特征,且分选良好的砂质、砾质沉积物。只有能量强大的浊流才能将这些原先存在于浅水的物质搬运到洋底。

(2)海底电缆在海底滑坡发生后很快被折断。如1929年12月18日,纽芬兰南部大滩的一次强烈的海底地震后,震中附近的海底电缆立即被折断,相距数十万米的其他五条海底电缆在地震后13小时内也相继被海底地形的浊流通道折断。之后,在160930km²范围内,深海成因的黏土沉积物上面堆积了0.4~1m厚度的粉砂。据此推断,地震引起滑坡,并立即形成了速度约19.1m/s的浊流,冲断了海底电缆并沉积了粉砂物质。

(3)注入清水湖泊中的浑浊河水能形成湖中浊流。如美国科罗拉多河的浑浊洪水流进米德湖后,转变成为多股浊流沿湖底运动,运行了100~140km后的数日,浑水还从另一出口(排水闸门)流出。另外,罗纳河的浑水流入日内瓦湖所形成的浊流,竟在湖底侵蚀出一条水道。将密度较高的浑浊水注入盛有清水的水槽中,便可以看到浑浊水体即浊流在清水中整体性地向前运动。

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美国科罗拉多河

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罗纳河

地质作用:

一般来说,浊流密度高、规模大且速度快,具有很强的侵蚀与搬运能力,对海底沉积物的沉积和海底地貌形态的塑造起着重要作用。横切大陆架和大陆坡并终止在陆隆上的海底谷地,即海底峡谷(submarine canyon),是浊流侵蚀的产物,也是浊流运动的通道。它普遍见于大陆及大型岛屿的边缘,谷深数百米、宽数千米。其首部常位于大河河口,其前端在陆隆上分散成许多支谷。如中大西洋北部格陵兰和布拉多之间有一条世界最长的海底峡谷,它由北向南延伸到深度为50m的深海平原上。

海底峡谷原先可能是河口的水下部分,后来因受到浊流侵蚀而扩大。海底峡谷的前端常堆积有巨型扇状沉积体,称为海底冲积堆(submarine alluvial cone)或深海扇(deep sea fan)。它由浊流沉积而成,如恒河河口外就有巨大的深海扇。

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海底峡谷

现在普遍认为,陆隆是由浊流搬运物沉积而成的。当浊流从大陆坡向下流到这里后因地形突然变缓,流速骤减,其导致浊流中碎屑物发生沉积。沉积体成为向洋底方向变薄的楔状体。在陆降上未沉积下来的细小悬浮物质被进一步带到前缘的深海平原上,大洋盆地也全部沉积下来。因而许多深海平原上的细小沉积物被认为是浊流成因的。


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季成
活跃在2022-11-7
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