海洋地殼的一生
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被推開的地殼逐漸冷卻、增厚,因而海洋地殼離中洋脊越遠其厚度、年齡也就越大。
... 沈積物,不過沈積物的厚度有限,當海洋地殼接近大陸時,陸源沈積物會大量的增加。
海洋地殼的一生
板塊學說告訴我們海洋地殼是在中洋脊處誕生的。
由地函冒上來的熾熱岩漿接觸到海水,很快在海床上凝結成枕狀玄武岩。
薄層的玄武岩造成了最新的海洋地殼。
當新的地殼在中洋脊處形成,它把較早生成的地殼向兩側推開,海洋地殼藉此持續擴張。
被推開的地殼逐漸冷卻、增厚,因而海洋地殼離中洋脊越遠其厚度、年齡也就越大。
海洋地殼生成後,跟隨板塊的移動方向離開中洋脊,海洋沈積物開始堆積,除了經由大氣、海水流動帶來的陸上沈積物,還有大量源自海中的生物沈積物,不過沈積物的厚度有限,當海洋地殼接近大陸時,陸源沈積物會大量的增加。
目前所知地球表面上海洋地殼的年齡最老的也不超過兩億年,這是因為海洋地殼在海溝的地方又隱回地球內部了。
環太平洋帶的許多海溝扮演著海洋地殼生命終結者的角色,在此海洋地殼完成其生命循環。
中洋脊
中洋脊是地函熱對流中,熱岩漿向上冒出地面的地方。
若是冒出的岩漿量多,海床產生及擴張的速率較快。
這種情況下的中洋脊其形貌較為寬廣,如太平洋東側的中洋脊(東太平洋隆起)。
若是岩漿供應量較少,海床擴張的速率較慢,中洋脊就以較高、較窄地形起伏雜亂的形貌出現,且在中洋脊頂往往存在一個中央裂谷,如大西洋中的中洋脊。
除了海洋地殼的生成外,中洋脊處另有一項重要的機制深深影響著地球的地球化學作用與地球物理作用,這項機制就是熱水循環。
熱水循環(Hydrothermal
Circulation)及海底黑煙柱
海水在中洋脊處經由裂隙進到地球內部而被加熱,地球內部高溫的水再流經年輕海洋地殼而回到海水中,造成熱水循環。
熱水循環作用一方面使得新形成的海洋地殼快速的冷卻下來,成為一個非常有效的散熱機制;在化學反應方面,當熱水從地球內部流經岩石時,它與岩石交換鈉、鈣等的正離子,溶解某些元素,移去或沈澱另外一些元素。
這些作用改變了岩石的化學性質與礦物成分。
這些由海床冒出的熱液,與周圍的海水發生化學作用後沈澱出不同的礦物,形成高達數公尺至數十公尺高的黑煙柱或白煙柱(圖2-1-7)。
黑煙柱的熱液溫度較高,大約有363℃,富含銅及硫顆粒;白煙柱的溫度較低,約為260~300℃,富含鋅。
學者認為白煙柱很有可能為黑煙柱的熱液在通過煙柱的過程中,已將硫化物沈澱下來。
另外中洋脊的熱水循環也在海床上形成一個獨特的生態系。
在這裡的生物必須能適應在光線無法到達、物理化學環境特殊及變化瞬息的環境。
位於北緯21度東太平洋隆起的黑煙柱,煙柱可能噴出有黑、灰、白或無色的熱液,顏色完全取決於熱液內所含的物質。
圖2-1-7
黑煙柱
取自USGS
深海生物群
從熱液噴口湧出的熱液,不斷提供進行化學反應所需的熱能,並且蘊含大量的甲烷、硫化氫和氫等還原性氣體,與錳、鋅、銅、鐵等金屬離子,可提供有機物形成的環境。
目前,在這聚集的生物,除了以硫化氫維生的硫化細菌外,還有和這些細菌共生的管蟲、蟹類和蝦類等(圖2-1-8
a.b.c.d)。
由於這裡的初級生產者--硫化細菌仰賴熱液中的硫化氫進行化學合成作用,一旦熱液消失,這個生態系也將消滅。
圖2-1-8
深海生物群圖(取自USGS)
(a)位於北緯度東太平洋隆起的熱液噴泉,深海的熱液可以形成一個豐富的海洋生態系。
(b)聚集在海床熱泉附近的管蟲,有些管蟲可以長達1.5公尺。
(c)攝食管蟲的深海蜘蛛蟹
(d)巨大的深海蚌
熱點遺跡
熱點是源於地球深部的固定岩漿源,岩漿冒出形成火山。
當板塊移動時,熱點上方的火山被移開而停止岩漿的噴發,新的火山在熱點上方形成,最後,從熱點所在位置起,沿者板塊移動的方向就會產生一連串的火山,而形成島鏈或火山脊(圖2-1-9)。
熱點並不限於發生在海上,如美國的黃石公園就是一個著名的熱點。
但海床上很容易觀察到熱點遺跡,如印度洋中筆直的東經九十度山脊,以及太平洋中的夏威夷-皇帝島鏈。
現在的夏威夷島大致位於熱點上方,將來夏威夷島會隨著太平洋板塊的移動,逐漸與熱點分離,島上的火山活動也將停止。
而連成直線排列的夏威夷群島以及從西北方朝北北西方延伸的皇帝島鏈即是曾經位於熱點正上方,因火山活動而形成(圖2-1-10)。
圖2-1-9
熱點形成卡通圖
取自USGS
圖2-1-10
夏威夷島鍊位置圖
取自USGS
大陸地殼的演變
和海洋地殼相較,大陸地殼的複雜性要高了許多,而我們對於大陸地殼的瞭解卻少的多。
畢竟最老的海洋地殼的年齡不到兩億年,而大陸地殼卻保持近四十億年地球演化的紀錄。
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