PDF《海洋工程》

海洋工程 海洋是个什么样 海洋的起源 有人说自从有了地球也就有了海洋;

有人说是海洋哺育了地球;

还有人 说海洋很年轻……那么,海洋到底是怎样形成的?这也是人们一直探讨了几 百年的问题.

关于海洋起源的科学假说也是多种多样的.因为人类是继地球和海洋诞 生之后才出现的,所以不可能目睹海洋形成的奇观,因此,对海洋的起源问 题只能以已经掌握的科学知识来进行推测.

1879 年,著名生物进化论创立者达尔文的儿子 G.达尔文提出了一种形 成大洋的 月球分出说 .说是在地球刚刚形成的时候,地球的自转速度比 现在要快得多.由于太阳的引力作用和地球的高速自转,使部分地块分出了 地球,被甩出的地块在地球引力的作用下,绕着地球不停地旋转,后来便成 为我们夜晚常能看到的月亮.月球被甩出后,在地球上留下了一个大窟窿, 逐渐演变成今天的太平洋.但是,这种假说后来遭到了许多科学家的反对. 有人曾计算过,要使地球上的物体飞离,其自转速度应是目前地球自转速度 的17 倍,也就是说一昼夜不得长于

1 小时

25 分,这显然是难以令人置信的. 还有的人认为,若月球从地球上飞出,则月球的运行轨道应在地球赤道的上 空,而事实上却不是这样. 此后,法国学者 G.狄摩切尔又提出了新的太平洋成因假说―― 陨星 说 .他认为,太平洋是由另一颗地球的卫星(其直径比月球大两倍)坠落 地面造成的.这颗卫星冲开了大陆的硅铝层外壳而形成巨大的陨石谷,它还 可能深入地球内核,引起地球的强烈膨胀与收缩,其结果不仅形成了太平洋, 而且又使其他陆壳也破裂张开,形成了大西洋等大洋.随着宇航科学的发展, 这个学说的研究又重新兴盛起来了.然而,人们还是特别怀疑偶然的碰撞是 否能形成占地球表面积 1/3 的巨大太平洋盆地,因为,无论是地球上还是月 球上的陨石坑,其规模都是很小的.

1910 年,关于海洋成因的一个新的假说又被提出来了.当时,

30 岁的德 国地球物理学家魏格纳在阅读世界地图时,发现大西洋东西岸的海岸,虽然 也和其他海岸一样弯弯曲曲的,但是它们的形状却很相似,好像一张被撕成 两半儿的报纸.如果把这两半儿 报纸 拼合在一起,恰好形成一块完整的 大陆.事情为什么会这么凑巧呢?这在魏格纳的脑海里留下了一个疑问.后来,他又发现大洋两边的大陆有着相同的地质年代和古生物化石,在地层和 地质构造等方面也有某些相似之处.经过反复研究,魏格纳断定大西洋两岸 原来是连在一起的,分开只是后来的事.于是,1912 年1月6日,在德国法 兰克福召开的地质学代表大会上,他首次提出了 大陆漂移说 .这个科学 假说后来又被许多科学家所完善,成为地球四大洋形成的最有说服力的一种 学说. 大陆漂移说认为,在距今

2 亿年前,地球上现有的大陆是彼此连成一片 的,从而组成了一块原始大陆,或称为泛大陆.泛大陆的周围是一片汪洋大 海,叫做泛大洋.在距今

1 亿8千万年前,泛大陆开始分裂,漂移成南北两 大块,南块叫岗瓦纳古陆,包括南美洲、非洲、印巴次大陆、南极洲和澳洲;

北块叫劳亚古陆,包括欧亚大陆和北美洲.以后,又经过上亿年的沧桑之变, 到了距今约

6500 万年前,泛大陆又进一步分裂和漂移,从而形成了亚洲、非洲、欧洲、大洋洲、南美洲、北美洲和南极洲;

而泛大洋则完全解体,形成 了太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋. 为了更合理地解释大陆漂移现象, 科学家们又在探索新的科学依据.

1961 年美国科学家赫斯和迪兹提出了 海底扩张说 ,事过两年,法国的凡因和 马修斯也提出了这个理论.海底扩张说认为,洋底新地壳有一个不断形成的 过程,地幔里的物质不断从大洋中脊上的裂谷里涌出,冷凝和充填在中脊的 断裂处,从而形成新的洋底.新海底不断扩张,把年老的海底向两侧排挤, 当被挤到海沟区时,它们便沉入地幔.据计算,海底扩张速度每年有几厘米, 最快的每年可达

16 厘米;

这样,就使得海底每隔 3~4 亿年便要更新一次. 这一海底扩张的过程被深海钻探资料所证实,还可以从洋脊两侧岩石的磁性 上得到证明. 到了

60 年代后期,在 漂移 和 扩张 理论基础上,又产生出一种崭 新的科学假说,从而使海洋起源的研究进入了一个新的时期.

1968 年,法国学者勒比雄提出了 板块构造说 .这种学说认为,全球 岩石圈不是整体一块,而是被一些构造活动带所分割,分成的一些不连续的 块体称为板块.勒比雄将全球分为六大板块,即亚欧板块、美洲板块、非洲 板块、太平洋板块、澳洲板块(印度洋板块)和南极洲板块.这些板块很像 漂浮在地幔上的木筏,游游荡荡,存在着种种形态的漂移关系.地壳的活动 就是这几个板块相互作用引起的,在板块相互交接的地带,地壳活动比较明 显,常常会形成地震和火山爆发等现象.这些板块还在不断地进行相对的水 平运动,当大洋板块向大陆板块运动时,板块的边沿便向下俯冲进入地幔;

地幔把俯冲进来的地壳加温、加压和熔化,再运向大洋海岭的底部,然后再 上升出来.这恰恰与 海底扩张说 相吻合,在地幔的相对运动中大陆确实 被 漂移 了,经过很久很久的一段时间,才形成了今天地球上海陆分布的 面貌. 至此,大陆漂移、海底扩张和板块构造三种理论结合了起来,构成了新 的全球构造学说.我们所讨论的海洋起源问题,也就有了一个比较清晰的眉 目,然而,人类的历史才只有

300 多万年,与地球相比,这段历史显然只是 一段极短暂的时光.对于海陆起源的问题,上述种种学说都有它不能解释的 问题,所以,这个问题并没有得到彻底解决. 海水的来源 看了以上的内容,你是否还有另一个疑问呢?构成海洋的主要成分是水 体,在海洋形成时,海水到底是从哪来的呢?现在,我们就来讨论这个问题. 我国唐朝大诗人李白的《将进酒》的开头是这样一句: 君不见黄河之 水天上来,奔流到海不复回. 诗人为我们提供了一个海水来源的线索.我 们早已知道,黄河的源头在青海省,它一路上汇聚众河,形成浩浩荡荡的浊 流,直向渤海奔去.但是,浩瀚无垠的海洋,包蕴着

13 亿7千万立方千米的 海水,这么多的海水仅靠江河注入是不现实的,那么,海水还有没有其他来 源呢? 目前,关于海水的来源也还是众说纷纭,但比较有代表性的是这样几种 观点: 有一种观点认为,在地球诞生的初期,大气圈和水圈是密不可分的,当 时的水分呈气态(水蒸气)混于原始大气之中.随着地球的不断冷却,地面 上的温度逐渐降低,于是,包围着地球的水蒸气开始冷凝成小水滴,小水滴 漂浮在空中,集结成云雾,最后形成雨水降了下来.据说,大约在

10 亿年前, 地球上不停地下着倾盆大雨,这种降雨长达若干万年.由于那时还没有生物, 地球上连根草也没有,因此,雨水便冲洗着山岭,带走了泥沙和溶解物质, 浊流滚滚,奔向地球低洼的地方,从而形成了原始的海洋. 另一种观点认为,经计算,海水的质量比大气的质量要大

282 倍,在原 始的地球上会有那么多水蒸气吗?就算有这么多水汽,这些水汽又是从哪里 跑出来的?于是人们应当从地球本身去寻找海水的来源.这种观点认为,地 球最初的水绝大部分以岩石结晶水的形成存在于地球内.在地球诞生后的一 段时期里,地球很不安分,处处出现大地龟裂和火山爆发.因此,地球内部 的水通过岩浆活动逐渐析出和汇集于地表,或通过火山活动将高温水汽带到 大气中,然后凝结成雨落到地表,在洋盆内汇合成海洋.人们可以设想这两 种情况都同时或先后存在过,经过亿万年的风雨雷电、山崩地陷、烈焰腾空、 岩浆奔流,终于形成了海洋.原始的海洋只是略带咸味,后来由于大大小小 的水流在汇入海洋的路途上,溶解了一些物质,使海水中氯化物和硫酸盐含 量增加,才使海洋变成了一个又咸又苦的 聚宝盆 . 最近,美国依阿华大学研究小组的科学家们又提出了一种发人深省的新 观点:地球上的水可能是来自太空中由冰组成的小彗星.他们在研究从人造 卫星发回的数千张地球大气紫外辐射图像时,发现了圆盘形状的地球图像上 总有一些小黑斑,每个小黑斑大约存在 2~3 分钟,面积约有

2000 平方千米. 经过仔细分析,表明这些斑点是由一些看不见的冰块组成的小彗星冲入地球 外层大气,破裂和融化成水蒸气造成的.据估计,每分钟大约有

20 颗平均直 径为

10 米的冰状小彗星进入地球大气层,每颗小彗星大约释放

10 万千克的 水;

地球的形成大约已有

40 多亿年了,因此由这些小彗星不断增加的水分, 足以形成如今这样辽阔的海洋了. 以上几种观点,都从不同的角度对海洋中的水体来源做了科学解释.我 们先不管哪种观点是最科学、最有说服力的,总之,海洋是形成了.少年朋 友们,对地球上海水的来源,你是否也能提出一种科学的假说呢?相信,随 着科学的发展和你自身知识的增长,经过锲而不舍的研究,你一定会实现这 一理想的. 海洋与生命 海洋在生命的形成过程中起到了举足轻重的作用.科学研究表明,生命 起源的基本条件有三:一是原始大气,它是生命化学演化的最初舞台;

二是 能源,它是生命化学演化的催化剂;

三是原始海洋,它为生命的演化提供了 活动场所. 在生命发生与发展的进程中,从无机物到有机物,从无生命物质到有生 命物质,从单细胞生物演化到千姿百态的高级动物……这是一组富有创造性 而又奇妙无比的交响曲.但是,无论现今的生命已经进化到怎样高级的程度, 它们生命的演化最初、最关键的几步都是在原始海洋里进行的,没有海洋, 就没有生命. 在40 多亿年前,地球上已经有了海洋和大气,然而那时还没有生命,只 是在原始星际的云状物中,存在着像碳、氢、氮等各种最简单的元素,后来 出现了氧.生命的出现首先经历了漫长的化学过程.这些无机物质(元素) 经过一番复杂的化合,产生了一种有机物质,这就是生命最原始的胚种. 由于当时地球上气候恶劣,时而倾盆大雨,时而赤日炎炎,山崩地裂, 飞沙走石,而且还要遭到大量紫外线和宇宙射线的袭击,因此,原始的生命 是无法在陆地表面生存的,最后,它们明智地选择了海洋,尽管它们还没有 思维. 这些有机物质汇聚到汪洋大海之中,扮演了古代海洋里的重要角色,因而,有人说那时候的海,是一个溶各种各样有机物的 肉汤般的海 .它们 在混浊的海水中,互相碰撞、聚合,终于形成了原始蛋白质分子.经过若干 亿年的不断演变, 大约在

30 多亿年前, 它们的功能愈加复杂, 结构更加完善, 形成了组成现代细胞的两大物质――蛋白质和核酸. 这些蛋白质和核酸构成的小颗粒,在海洋里生长着,它们吸收着阳光和 营养,并且分裂着自己的身体,把自己变成

2 个、4 个、8 个……一代一代传 下去,又经过了亿万年,才诞生了细菌.这是生命起源和发展过程中的一个 较高级阶段,是生命漫长演变历史中的一次飞跃. 感谢太阳送来了光线和温暖,生命在它的照耀下,哺育在海洋的摇篮里. 约30 亿年前,海洋里又出现了一种蓝绿色的生命――蓝绿藻,这些原始的藻 类含有光合色素,在阳光的爱抚下,用阳光作能源,把水、二氧化碳和其他 盐类合成为糖、淀粉和蛋白质等有机物,就像一座座精致的有机合成化工厂, 从而使生命的链条一环一环地被连接起来了.这条 生命之链 又是怎样连 接的呢?原来,生命本身在地球发展的过程中都留下了自己的踪影,那些曾 经生存过的生命,在它们死后有些遗体幸运地封闭在淤泥里,后来淤泥又被 挤压成岩石;

古老的海底在地壳的变动时又上升为陆地和高山,那些保存下 来的尸体也就以 化石 的模样展现在科学家的实验室里和显微镜下,使人 们能够了解和推知亿万年里海洋生命的活动情况. 据研究发现,在距今

5 亿多年前,海洋里的原生动物就已经是十分活跃 的 居民 了.这些原生动物有独立活动的本领,有刺激感应,它们能伸出 一些树枝状的 小脚 ,捕捉食物或改变自己 行走 的路线.到了

2 亿年 前,海洋已是一个繁忙的世界,生命在它的怀抱里不断进化着.大约在距今

4 亿年前,蓝绿藻首先登陆,以后又有裸蕨植物、蕨类植物、裸........