的水的体积却超过十亿立方公里。 第二种假说的倡导人认为当地球凝聚时，大量钓原始水以化学的方式结合在火山岩 内，嗣后，在岩石分解时流出，礼成海洋。但是实验和现场观测资料指出：火山岩仅仅含 有百分之五的水，即使地壳火！岩中全部的水都流出来，也不到海洋中水量的一半。显然 海洋中大部分的水不可能是岩石风化产生的。不过海水中的很多离子（带有正比荷的 原子或分子)，如钠、镁、钙和锌等，可能是从火山岩中来的。 对水的来源的第三种假说是为大多数入所接受的，认为水是在漫长的地质年代电积 累起来的，海水是慢慢地，但是不一定是均匀地或莲续地赠加的。水的来源是火山活动、 派泉和火成岩的加热。火山1活动把氯和硫酸根等溯离子（带有负电荷的原子或分子）释放 出来并加入到水中。过去和规在大部分的火山活动都发生在主要大洋中的大洋中脊上， 以及海沟的靠陆地的一面，特别是在太平洋的边缘（图1-3）。 上面所说的大洋中的水的来源显然只是对十分复杂的问题的-一种简化。不过有可信 的证据说明，火山活动是海水和阴离子的来源，而阳离子主要来白火成岩的分解和凤化。 很多种物理！化学过程控制和调节了海水的化学成分，决定了大祥中各种元索的相 对含是。这些过程主要发生在大洋交界面或边界上，就是： (1)水-大气交界； (2)水-生物交界而； (3)水-底质交界面， 我们将在物理海洋学、生物海洋学、化学海洋学二章里论述在这三种交界面上发生的典型 反应。 四、大洋和大洋盆的诞生与扩展 人类对海洋的早期历史几乎一无所知。大约二亿年前的化石显然是海生的，证明 那时已经有了某种形式的海洋环境。六亿年或更近一些的海洋生物化石与现的种形 状相以，这告诉我们，当时的海水成分与现在也是相似的。这个现象表明由某个附候起， 从化学观点来看，海洋达到稳定状态。就是说利流和火山活动带进海洋的元秦的数轼，茱 本上等于它在海底以沉积物形式沉淀的数量，或者构成从前生活任海洋里的动物的党 入]已经习惯于把地球肴做是静止的，我们现在所看到的状态已经存在了几百万年 了。在某些方面，这个观点是正确的。然而人们必须把海洋的物理状态青成一·种动态。 每天潮汐把海面拾高又降低。一东四季海洋表面的温度能够变化几十度。在最近几千年 内，海平面已经升降几百米，这是地球的气候和海水髓度变化的结果。在最近几百万年 中，地球的磁场改变了许多次，近几亿年中，人陆和大祥的相对位置也改变了。对这些事 件的认识来自对地质史的周密研究，这部地质史保存在海洋的沉积物和岩石内；也来白对 生物界的微细变化和动植物的进化的研究。 本世纪发明的最重大的科学概念之一是海底扩展（参考本书第八章）。简单地说，海 底沿着大洋中脊裂开，在中脊处，火山活动产生新的海底。因为地球大小并不是一直在增 大，所以，老的海底必须在某处崩溃或熔化，这种现象通常发生在大洋的海沟。上面提 到的过程引起的火山活动提供了海洋中存在的很多种元素，最后再形成海底上的沉积物。 10
见图2-1。 当大陆和大洋盆“凝囧”时，大陆由比较轻的岩石组成，常常浮在更加致密的海底上 面。海底压在大陆下面时就熔化了，变成大陆的一部分，最后通过风化和火山活动再回到 海洋。这整个过程称为地质化学循环，要延续几千万年。由此产生的海底和大陆的运动 虽然非常慢（每年几厘米），.在整个地质年代中却能使大陆和大洋的相对位置发生显著的 变化。 水，氨 疏酸盐、 化缕 硅、镁、钠、钙等 大洋中脊 沉积物 海沟 大陆的风化 风化 H,O 大洋 一大洋。 玄武岩 地馒 花悦 大陆 图2-1海底膨胀的简化模型，表示深层火山物质在大洋中脊处从地幔涌出到地面， 凝固，构成玄武岩。海底膨张时，火山物质从大洋中脊问两边移牙，最后在大陆下面 受压，再变成熔融状态（图中右边）。由于风化，再回到大并中。这个模型也表示出某 些元素是怎样进入大洋的 科学家作了很多努力来重现人陆的原来位置，其部分原因是受到非洲与南美洲的海 岸线的形状十分相似这一事实的启发。早年的地理学家和地质学家指出这一点，并且设 想这两大洲可能曾经联在一起。这个学说原来曾被斥为无稽之谈，现在却发现它是正确 的。甘前的看法是：在大约两亿二千五百万年前，只有一块大陆，叫做潘加（图2-2）。这 块超级大陆慢慢地分裂成我们现代的大陆，在北关洲与欧洲间以及南美洲与非洲间形成 大西洋（图8-61）。原来的接缝处实际上就是今天的中大西洋海岭。在那里仍以每年几 饮洲和亚洲 赤道 向美洲 2电度 澳大利理 南极州 大约二化：千五有万年前 图2·2二亿二千五百万年前构成潘加占陆时各大洲的可能的位 置（这些大陆的现代的名字在括弧里） 11
个厘米的速率继续扩展，火山活动仍发生在海龄的某些地方，例如冰岛和新近形成的火山 岛色特赛(Surtsey)o 现在还不清楚在二亿二千五百万年以前是什么样子。然而潘加古陆在现代的海底 展发生之前的四十亿年内，未必可能是一块唯一的陆地。很可能在大部分地质年代内海 底扩展过程都比较活跃，形成不同形状的大陆和大洋盆，我们今天所看见的情景也只是誓 时的，一亿年以后大洋盆又会发生显著变化。 一个正在形成的大洋的实例就是红海（图2-3）。当开始扩展时，并不是那么清晰、明 ,阿拉伯 红海 业丁 一阿拉俏 海岸线 尔三佰、 非洲州 地花 海岸线 图2-3(a)Gemini11卫星从630公里高度拍的红海和亚丁湾的照片（蒙美国国家 航空与航天局同意转载)。红海和亚丁湾是沿()图所指方向发生海底扩展产生的； (b)线表示月前的红海和迎丁湾的轮痴（箭头指出现在海底扩展的方向）；（©）阿拉伯 和非洲海岸线的吻合。重迭部分是阿法尔三角地带，具有很多海底的特征，可能是刚 刚由海洋中升起的。如果的确是这样的话，则两条海岸线几乎完全吻合 "12◆
确，但这确实是地质学上新近的事件。非洲大陆和阿拉伯半岛缓慢地（每年大约2厘米） 分离开，形成了红海。这个新形成的大洋可能和大约二亿年前形成大西洋时相似。按现 在的扩展速率，一千万年后的红海大概将比现在的宽度宽出00海里。 地质 史 地球科学家把地质年代分成四个主要的代，每个代又依次可以分为纪和世。它们的 年代和若千重大地质与生物进化事件均列在表2-1内。 在整个地质年代中，地球的地理和气候经历几次变化，包括与海底扩展有关的和其他 大幅度升降运动。现在高于海平面的很多地方过去都比海平面低，事实上几乎没有一块 地方在过去的菜个时代没有被大海淹没。大幅度的气候变化引起前寒武时代、二叠纪和 最近第四纪中广泛的冰河期。 表2-】地质年代和若干量大事件 下 纪 漫 烨 锋留氍牛 新 第四纪 人类时代。发生四次主要冰河期（见表2-2） 2 第三纪 哺乳动物繁盛。出现灵长类。欧亚造山运动 65 中 白垩纪 恐龙灭绝。开花植物和爬行类紫盛 10 侏罗纪 乌类，哺乳类出现。恐龙占统治地位。北美洲西部造山运动 15 代 三叠纪 开始有慈龙和限始哺乳类 230 二叠纪 爬行类广泛分布并进化：沉积物消失，美国造山运动。 南半球冰封 280 古 生 石搬纪 两柄类盛行。爬行类出现。美因造山运动 35 代 泥盆纪 鱼类时代。最初的两栖类。陆生森林开始紫盛 395 志留纪 最初的陆生植物。欧洲渣山运动 435 陶纪 最初的鱼类和脊推动物出现 500 素武纪 海洋无脊推动物时代 600 前寒武时代 生命开始出现，比后来的地质年代至今长五倍 表2-2新生代的划分。把更新世再加细分 代 纪 总 (百万年前) 更新世的分期 全新世 0.01 第四冰河期 第四纪 新 更新世 1-2 第三间冰期 第三冰河期 生 第 上新世 $ 第二间冰期 中新世 22 第二冰河期 代 渐新世 38 第一间冰期 始新世 55 第一冰河期 纪 古新世 66 134
干年前 15 20 25 35 50 100 150 图2-4近代海平面的变化（没有表示出最近5于年内若干可能的 小幅度变化)川在要根据Curray(1961,1965),Shepard(1963)和 Milliman与Emery(1968)的资料l 第四纪新世冰河期对海洋的形状起了很大作用。在北美洲，更新世内，冰在大陆上 有四次大规模的前进（冰河期）和后退（间冰期）。冰河期对海洋有两个阴显的影响：使海 平面降低100米以上，使海表而温度改变几度。 用测最海平面或它附近形成的沉积物中碳-14的年代的方法，研究了在最近的第四 42 被士顿 。纽约 养治连 b 图2-5(a)从大陆架采集到的象（均采自乔治灌附近80米左 右的深度)：(b)图中×表示发现象牙处 [取自Whitmor等人的资料，《科学，图1,156(1967年6月).1477-1481】 14*