海洋盆地

地球的特性
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海洋盆地,几个中的任何一个巨大的海底地区总共覆盖了近四分之三的地球的表面。它们一起包含了地球上绝大多数的水地球平均深度近4公里(约2.5英里)。盆地的许多主要特征偏离了这个平均值,例如,多山海洋山脊深海海沟、锯齿状、线状断裂带。的其他显著特征海洋地板上包括抗震脊深海山,海山而且平顶山.这些盆地还含有不同数量的沉积充填物,在洋脊上最薄,在海脊附近通常最厚大陆边缘

一般特征

而海洋盆地位于比海平面在美国,大陆海拔很高——大约高于海平面1公里(0.6英里)。这种情况的物理解释是大陆地壳是轻而厚而海洋地壳又密又薄。大陆地壳和海洋地壳都位于一层更为均匀的地幔上。作为一个类比在美国,人们可以想象一块厚厚的聚苯乙烯泡沫塑料和一块薄薄的木头漂浮在一盆水中。泡沫塑料露出水面的高度比木头高。

海洋盆地是瞬态功能在地质时期,改变形状和深度的过程板块构造论发生。地球的表层岩石圈由许多不断运动的刚性板块组成。岩石圈板块之间的边界形成了海洋盆地的主要地形特征:岩石圈的波峰海洋山脊是传播中心两个板块以每年几厘米的速度彼此分开。熔融的岩石物质从下面的地幔涌出,进入分叉板块之间的缝隙,凝固成海洋地壳,从而形成新的海底。在深海海沟处,两个板块汇合,一个板块在另一个板块下面滑动,进入地幔,在那里融化。因此,在海脊处每形成一段新的海底,就有等量的旧海洋地壳在海沟处或所谓海沟处被破坏俯冲带.正是由于这个原因,在遥远的西太平洋发现的最古老的海底部分显然只有大约2亿年的历史,而地球的年龄据估计至少有46亿年。

控制海底地形起伏的主要因素地形海洋板块的热特性,板块的张力,火山活动,沉积.简而言之,洋脊高出海底约2公里(1.2英里),因为这些扩张中心附近的板块是温暖的,并且热膨胀。相比之下,俯冲带的板块通常更冷。张拉力导致板块在扩张中心的分裂,也形成了与洋脊平行走向的块状断裂带山脉和深海丘陵。海山、海丘、深海丘陵和大多数地震脊都是由火山活动产生的。整个海洋都在持续沉积盆地随着时间的推移,覆盖和掩埋了许多断层山脉和深渊丘陵。与大陆相比,侵蚀在形成深海海底表面方面起着相对较小的作用。这是因为深海洋流通常很慢(流速小于每秒50厘米[20英寸]),而且缺乏足够的动力。

探索海洋盆地

由于几个原因,绘制海洋盆地的特征一直很困难。首先,海洋不容易旅行过去;第二,直到最近导航一直非常粗糙,以至于个别的观察结果之间只有松散的相关性;最后是海洋不透明的光,也就是说,深海海底不能从海洋表面看到。现代科技催生了定制的科考船,卫星电子导航,复杂的声学仪器减轻其中一些问题。

挑战者探险队由英国人于1872年至1876年安装,首次提供了海底几个主要特征的系统视图。英国皇家海军上的科学家挑战者号用电线测深法测定了海洋的深度,并发现了大西洋中脊的.挖泥船从海底打捞出岩石和沉积物样本。然而,绘图方面的主要进展直到声纳是在20世纪早期发展起来的。这种通过声回波探测水下物体的系统为海洋研究人员提供了一个非常有用的工具,因为声音可以在海洋中探测到几千公里以外的地方(相比之下,可见光只能穿透100米左右的水)。

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现代声纳系统包括Seabeam多波束回声测深仪格洛丽亚扫描声纳。它们的工作原理是,海底的深度(或距离)可以通过两次下潜间隔时间的二分之一来确定脉冲和它的回声声速海水(大约每秒1500米[4900英尺])。这种多频声纳系统允许使用不同的脉冲频率以满足不同的科学目标。例如,12千赫(kHz)的声脉冲通常用于测量海洋深度,而频率较低的3.5千赫到小于100赫兹(Hz)的声脉冲则用于绘制海洋盆地沉积物的厚度。侧面扫描声纳采用100千赫或更高的非常高的频率来测量海底的纹理。声波脉冲通常由压电换能器产生。为了确定海底结构,低频声脉冲由炸药压缩空气,或水射流内爆。近底声纳系统,例如斯克里普斯海洋研究所(位于美国加州拉霍亚)的“深拖”(Deep Tow)产生了更详细的海底和海底结构图像。Deep Tow套件包括回声测深仪和侧面扫描声纳,以及相关的地球物理仪器,并以低速拖在距离海底10至100米(33至330英尺)的船只后面。它收益率比Seabeam和其他类似系统更精确地测量更精细的特征。

另一个值得注意的仪器系统是安格斯号是一种深拖式相机雪橇,它可以在一天内拍摄数千张高分辨率的海底照片。该方法已成功应用于热液喷口传播中心.重叠的摄影图像使人们有可能构造大约10到20米(33到66英尺)宽的照片合成条,揭示厘米量级的细节。

现代有三种主要的导航系统海洋地质.这些包括电磁系统,如罗兰以及地球轨道卫星。在相隔几公里的海底放置两个或多个站的声学应答器阵列,用于为深拖曳的仪器、潜水器导航,当在小范围内进行详细测绘时,偶尔也用于为水面研究船导航。这些系统测量仪器包和应答器站点之间的距离,使用简单几何,计算修正精确到几米。虽然单个应答器可以被用来非常精确地确定相对于阵列的位置,但阵列位置本身的精确性取决于使用哪个系统来定位它。

地球轨道卫星地球资源卫星和地球卫星已经发现了海洋盆地的一些重要地形特征。海星于1978年发射,携带了一种雷达高度计进入轨道。该装置被用来测量卫星路径与海洋和大陆表面之间的距离为0.1米(0.3英尺)。测量结果显示,海洋表面的形状因海底特征而扭曲:巨大海山由于引力的作用,使其表面凸出。同样,海洋表面也会向下倾斜深海海沟.利用这些海洋表面的卫星测量,威廉·f·哈克斯比计算这里的重力场。由此产生的重力地图提供了全面的海洋表面覆盖在一个5英尺乘5英尺的网格上,描绘了每边5海里赤道).船上的回声测深无法提供如此完整的覆盖范围。因为海洋表面的重力场是海洋地形的一个高度敏感的指标,这张地图揭示了许多以前未知的特征,包括海山,,同时改善了其他已知特征的细节。此外,重力图呈现出的线性格局重力异常它斜切着地形的纹路。这些异常最明显的是在太平洋盆地;它们直径约100公里(约60英里),长约1000公里(约600英里)。它们的振幅约为10毫卡(地球引力的0.001%),并排列在西北偏西方向——与太平洋板块在地幔上移动的方向非常接近。