[科普中國(guó)]-海底峽谷

釋義

海底峽谷這個(gè)概念，最早是19世紀(jì)末由地理學(xué)家們提出來(lái)的。由于人們掌握的資料少，海底峽谷這個(gè)詞常被不很嚴(yán)格地用來(lái)表示海底各種各樣的山谷和狹長(zhǎng)的洼地。近幾十年，海洋地質(zhì)學(xué)家們根據(jù)海底峽谷的物理特征，不斷探討它的形成原因。1

特征海底峽谷的頭部多延伸至陸坡上部或陸架上，有的甚至直逼海岸線，峽谷頭部的平均水深約100 米。多數(shù)峽谷可延伸至大陸坡麓部。其末端水深多在2000米左右，深者可達(dá)3000～4000米。峽谷口外通常是緩斜的海底扇，在海底扇區(qū)，峽谷被帶有天然堤的扇谷所取代。海底峽谷的水深自頭部向海變深。其縱剖面大多呈上凹形或出現(xiàn)數(shù)個(gè)轉(zhuǎn)折裂點(diǎn)，也有呈上凸形或比較平直者，長(zhǎng)大峽谷的坡度較緩。世界上著名的哈得孫峽谷，它從哈得孫河口開始一直延伸進(jìn)入大西洋。世界上最長(zhǎng)的海底峽谷為白令峽谷，長(zhǎng)400多公里。海底峽谷兩壁高陡，一般坡度約40°，有的谷壁狀若懸崖。

切割最深的海底峽谷——巴哈馬峽谷，其谷壁高差達(dá)4400米，是陸上的大峽谷難以相比的。海底峽谷谷壁有許多不同時(shí)代的基巖露頭。谷底沉積物有泥、粉砂、砂以至礫石等。來(lái)自淺水的具遞變層理的砂和粉砂層常與深海的泥質(zhì)沉積物交錯(cuò)出現(xiàn)，有時(shí)也有滑塌沉積物穿插其間。

全世界所有的大陸坡幾乎都有海底峽谷分布。但在傾角小于1°的平緩陸坡，以及有大陸邊緣地、海臺(tái)或堡礁與陸架隔開的陸坡上，海底峽谷比較罕見。有些海底峽谷與陸上河谷（或古河谷）相鄰接，但也有不少海底峽谷，尚未發(fā)現(xiàn)與陸上河谷有任何聯(lián)系。2

類型從物理特征來(lái)講，海底峽谷與陸地上的峽谷是相似的。峽谷的形態(tài)呈“V”字形，谷壁高而陡，谷底向大洋方向傾斜，谷壁多巖石。海底峽谷根據(jù)形成原因和物理特征不同，有以下四類：

海底扇形谷這種海底峽谷谷口向外擴(kuò)展，由大量的沉積物質(zhì)構(gòu)成，沉積呈扇面形，在許多情況下，這是海底峽谷谷底的延伸。扇形谷的另一特征是谷壁兩側(cè)陡峻，一般高度在200米左右。

陸架溝渠陸架溝渠是一種穿過(guò)大陸架的較淺的谷地，它們的谷壁高度很少超過(guò)183米，而且溝渠多分布在一些大陸架邊緣的盆地處。實(shí)際上，這種陸架溝渠在海洋底部的存在并不普遍。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)比較典型的有紐約海岸外的哈得遜溝渠、英吉利海峽中的赫德海溝、愛爾蘭海中的圣喬治溝渠等。

冰蝕槽這種槽形谷地多在冰川侵蝕海岸外的大陸架上，其深度多在183米以上。冰蝕槽的底部有一些不大的盆地和一些分支。一般冰蝕槽寬度為80千米左右，深度在500～600米。最為著名的冰蝕槽是勞倫琴冰蝕槽，它從圣勞倫斯灣開始，延伸1046千米，到薩格納河外241千米的大陸架邊緣處。這種冰蝕槽的形成原因，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，大概是在大陸架露出水面時(shí)，由于地球正處在冰川時(shí)期，巨大的冰川流過(guò)，把地殼切割成巨大的溝槽。這方面的證據(jù)已經(jīng)找到不少。

深海峽分布于深海底的深海峽谷，其剖面形狀似槽形，現(xiàn)在還弄不清楚它們是不是扇形谷的延續(xù)，但它們的走向，有的是與大陸邊緣平行的，有的卻與大陸邊緣保持一個(gè)很大的角度。最為著名的深海峽谷，是從格陵蘭西海岸外開始，一直延伸到格蘭德灘尖端外的洋中海峽谷。這條深海峽谷的深度，比其周圍海底的深度還深約91米，寬度僅為2.4～6.4千米。一些地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為，這種深海峽谷可能是在海底濁流的沖擊分割之下形成的，因?yàn)?，海流在通常情況下，不大可能在這里卸下所攜帶的沉積物。1

成因關(guān)于海底峽谷的成因，目前主要有兩種解釋：

一、 河谷被淹沒(méi)于海下

由于某些海底峽谷形狀類似陸上河蝕峽谷，故一些學(xué)者認(rèn)為海底峽谷是河流切割而成。河流注入海洋后，由于較輕的河水浮于海水之上，故海底峽谷不可能是現(xiàn)代河流刻蝕出來(lái)的，但地質(zhì)時(shí)期河流切割形成的陸上峽谷,隨著地殼下沉或海面上升,可淹沒(méi)于海下成為海底峽谷。如地中海地區(qū)科西嘉島的海底峽谷，它與相鄰陸上河谷的坡度連續(xù)一致，可以認(rèn)為這種峽谷是受淹的河谷。但有些海底峽谷處于海面以下一、二千米甚至更深之處，而海平面抬升的幅度不可能達(dá)到這樣大，并且海底峽谷又廣泛地見于構(gòu)造上升地區(qū)，故河谷被淹沒(méi)在海下這種形成方式，不能作為海底峽谷的普遍成因。有一些與陸上河谷相延續(xù)的海底峽谷，二者相接處的坡度突然發(fā)生轉(zhuǎn)折，海底峽谷的坡度比鄰接的陸上河谷的坡度陡得多，可見它們也不是被淹沒(méi)的河谷下段。

二、濁流侵蝕作用

是大多數(shù)海底峽谷的成因。1936年，R.A.戴利首先提出，海底峽谷是濁流侵蝕作用的結(jié)果。盡管多年來(lái)并未在峽谷中直接測(cè)到高速的濁流，但大量的間接證據(jù),如：峽谷頂部陡峭乃至倒懸的谷壁,谷底的波痕和流痕，不時(shí)向下游移動(dòng)的砂礫，具粒級(jí)遞變層理的谷底沉積巖心，峽谷口外發(fā)育巨大的海底扇，谷底及海底扇中有砂、淺水生物和陸上植物的碎屑等均表明峽谷中必定有較強(qiáng)的流體通過(guò)；特別是1929年紐芬蘭大灘地震后，向著陡坡下方的海底電纜依次折斷，證明有強(qiáng)大濁流存在。人們推斷在第四紀(jì)低海面時(shí)，由于河流攜帶著大量沉積物在大陸坡頂部附近入海，濁流作用特別強(qiáng)烈，故有許多海底峽谷主要在此時(shí)發(fā)育。1

沉積物搬運(yùn)營(yíng)力海底峽谷中搬運(yùn)沉積物的營(yíng)力有：

1、沙流，發(fā)生在坡度大于30°的谷壁上；

2、向下運(yùn)動(dòng)的水流，流速可達(dá)每小時(shí)1.6公里(1哩)，能搬運(yùn)沙、形成沙坡；

3、強(qiáng)大的密度流(濁流)，是洋水因含沉積物變得重于周圍洋水、沿坡下流而成(沉積物來(lái)自波浪作用或大陸棚和大陸坡上沉積物的滑動(dòng))，能搬運(yùn)大礫石、自谷壁落下的石塊、裝置在谷首的儀器、甚至破舊的汽車身，曾記錄到其流速為3節(jié)；

4、滑坡作用。

透過(guò)上述多種作用，沉積物被搬運(yùn)到海底峽谷出口處，堆積成巨大的海底扇。據(jù)測(cè)量，有些扇的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)海底峽谷的切割所產(chǎn)生的體積，說(shuō)明扇體物質(zhì)大都來(lái)自陸上，是沿海底峽谷向下移動(dòng)堆積而成。海底扇上有較淺的扇上谷地，谷兩側(cè)有高出谷底30公尺、高出扇面許多公尺的自然堤。扇上谷地還可發(fā)育成曲流。海底峽谷的形成，主要由于密度流的搬運(yùn)與侵蝕作用。2