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海洋地质学 -海洋地质学奖学金

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5.有机海岸

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到目前为止,我们已经讨论了海岸的性质和沉积物、岩石的分布对海岸的特征的影响。然而,在许多海岸,生物控制着海岸和近岸地区的地形。

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这样的有机海岸包括沿海湿地和珊瑚礁,这里有大量的抗盐植物,还有微小的海洋动物在这里建造生物化学石灰岩丘。有机海岸的性质取决于生活在那里的生物的类型,而生物的类型又取决于气候。

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5.1海岸湿地

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很难找到比最温和的近岸环境:海岸湿地,更能与岩石海岸的巨浪形成鲜明对比的了。海岸湿地是指在涨潮时被洪水淹没,在退潮时部分暴露,不受巨浪冲击的植被覆盖的平坦海岸。

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一些湿地直接沿着海岸生长,而另一些则占据着由海滩与大海分开的泻湖。大量的海洋物种在湿地产卵。事实上,湿地占所有海洋生物生产力的10%到30%,尽管它们只占海洋区域的很小一部分。

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在中纬度气候中,海岸湿地包括湿地(Swamps:以树木为主)、沼泽(Marshes:以草为主)和泥沼(Bogs:以苔藓和灌木为主)。在热带或亚热带气候(30°N-30°S之间),红树林沼泽沿海岸生长繁茂。

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红树林是一种已经进化出根系的树木,可以将盐从水中输送出去,所以它们可以在淡水或咸水中生存。有些种类的红树林会在水面上方形成一个宽广的根系,让树木看起来像一只用触角支撑着的章鱼。有些红树林的根系会伸出水面,让植物得以呼吸。茂密的红树林吸收了海浪的冲击,从而防止了海岸的侵蚀。

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Cape Cod的沼泽

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生长在佛罗里达南部海岸的红树林湿地

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5.2珊瑚礁

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在夏威夷蔚蓝的海岸,五颜六色的珊瑚堆在近海形成浅滩珊瑚礁就。浮潜者游过礁石会看到各种各样的珊瑚。有些看起来像大脑,有些像麋鹿的鹿角,还有一些像精致的扇子。海葵、海绵、蛤和许多其他生物生长在珊瑚上和珊瑚周围。乍一看,珊瑚像一种植物,其实是一群与水母有关的无脊椎动物。

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单个的珊瑚动物,或称珊瑚虫,有管状的身体和触须的头部。珊瑚的部分营养来自海水;其余的则来自珊瑚组织内的藻类。珊瑚与这些藻类有共生关系,光合作用的藻类为珊瑚提供营养和氧气,而珊瑚则为藻类提供二氧化碳和其他营养。

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夏威夷火奴鲁鲁海岸外的暗礁(Reff)

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珊瑚有各种各样的颜色和形状

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珊瑚虫分泌方解石外壳,逐渐形成一个坚实的石灰石丘。在任何时候,只有丘的表面是有生命的;丘的内部由前几代珊瑚的贝壳组成。由珊瑚丘、相关的生物和碎片所覆盖的浅水区构成了珊瑚礁。

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活的珊瑚必须保持在水下,所以最浅的珊瑚礁的顶部刚好低于低潮的水平,而且它们必须接受充足的阳光,所以大多数生长的珊瑚礁都在低于60m的深度。珊瑚礁吸收海浪的能量,因此成为保护海岸不受侵蚀的活的缓冲带。

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佛罗里达的一处采石场切割形成于数千年前的珊瑚;一个特写镜头显示了一个死亡已久的珊瑚的内部骨架

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珊瑚需要有正常海水盐度的清澈温暖(18℃-30℃)的海水,所以珊瑚礁只生长在纬度低于30°的未受污染的海岸上。世界上最大的珊瑚礁是大堡礁,它沿着澳大利亚东北海岸延伸近2000km,宽度120km。大多数珊瑚礁都小得多。

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世界珊瑚礁分布:大多数珊瑚礁位于30°N-30°S之间

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大堡礁在澳大利亚东北部海岸形成了浅滩

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海洋地质学家区分了三种不同形状的珊瑚礁。边缘礁(Fringing Reef)直接沿海岸形成,堡礁(Barrier Reef)在近海,环礁(Atoll)环围绕泻湖。

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早在1859年,Charles Darwin就认识到,随着形成珊瑚礁的岛屿逐渐下沉,珊瑚礁最初是缘礁,后来成为堡礁,最后成为环礁。最终,珊瑚礁下沉到远远低于海平面的地方,无法存活,变成了平顶海山(Guyot)的顶。

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太平洋海洋岛屿周围珊瑚礁的演化:在岛屿周围形成边礁,随着岛屿的下沉,形成堡礁,最后形成环礁

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6.海岸变化的原因

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6.1上升海岸vs下沉海岸(Emergent versus Submergent Coasts)

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相对海平面的变化,即海平面相对于某一特定位置的陆地表面的位置,可能是全球海平面变化的结果或海岸陆地区域的局部垂直移动(上升或下沉),即使在全球海平面保持垂直时也可能发生。陆地的垂直运动可能是板块相互作用的结果,就像俯冲在聚合边界上导致上冲板块的地壳压缩和增厚一样。

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垂直运动也可能反映地壳表面负荷(如冰川)的增加或消除,或岩石圈的冷却和/或加热(这改变了岩石圈的厚度和密度)。在某些情况下,海平面的局部变化可能是人类活动造成的,例如,当人们抽出大量地下水时,地下沉积物颗粒之间的孔隙崩塌,陆地表面下沉。

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地质学家把陆地相对海平面上升的沿海地区称为上升海岸(Emergent Coasts)。在陡峭的海岸,悬崖或小山可能与海岸接壤。在某些情况下,几个阶梯状的阶地勾勒出上升海岸,这些阶地(Terrace)形成于受波浪侵蚀的台地在隆升将其带至高潮位之。

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陆地相对于海平面正在下沉的海岸称为下沉海岸。河口和峡湾,当海水淹没沿海山谷时形成的地貌。沿海平原的淹没,低地形的近岸景观,可能产生广阔的湿地和泻湖。

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上升和下沉海岸的特征:波浪侵蚀在突出的海岸上形成浪蚀平台。随着地势上升,平台变成阶地

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河流流过山谷,在沿海平原上沉积。随着陆地下沉,海平面上升,淹没了山谷,海浪侵蚀着海岬

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6.2沉积物供应和气候变化

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供给海岸的泥沙的数量和性质影响着海岸的性质。例如,侵蚀海岸(Erosional Coasts)形成于波浪冲刷沉积物的速度快于它所能提供的速度,这样的海岸向陆地后退,如果有足够的沙子形成海滩,就可能变成岩石。相反,加积海岸(Accretionary Coasts),也就是那些吸收的泥沙多于流失的海岸,向海生长,形成了广阔的海滩。

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气候也影响着海岸的特征。通常享受平静天气的海岸比经常遭受破坏性风暴的海岸侵蚀得慢。沉积物供应可能大到足以在平静环境中形成一个加积海岸,但也可能在暴风雨环境中阻止侵蚀海岸的发展。

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气候也影响着沿岸的生物活动。例如,在热带气候的温暖水域,沿岸生长着茂盛的红树林沼泽,近海形成珊瑚礁。在气候较冷的地区,会形成沼泽,在极地地区,海岸可能是覆盖着青苔的岩石和贫瘠沉积物的荒芜环境。

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天阶雨
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