中洋脊

洋中脊又稱為中央海嶺，是指貫穿世界四大洋、成因相同，特征相似的海底山脈系列。中洋脊為地球上最長、最寬的環(huán)球性洋中山系。在太平洋，其位置偏東，稱東太平洋海?。êX）。大西洋中脊呈“S”形，與兩岸近于平行，向北可延伸至北冰洋。印度洋中脊分3支，呈“入”字形。

地理信息

三大洋的中脊在南半球互相連接，總長達(dá)8萬公里，面積約1.2億平方公里，占世界海洋總面積的1/3。其脊部通常高出兩側(cè)洋盆底部1～3公里，脊頂水深多為2～3公里，少數(shù)山峰出露于海面形成島嶼，如冰島、亞速爾群島等。洋中脊常被一系列與其正交或斜交的斷裂帶錯(cuò)開（稱斷錯(cuò)帶），其中大西洋中脊在赤道附近的羅曼什斷帶（Romanche gap），東西錯(cuò)動距離達(dá)1000多公里。沿?cái)嗔褞в歇M長的溝槽、海脊和崖壁。在大西洋和印度海中脊的軸部，一般有深約1～3公里、呈縱向分布的中央斷裂谷地。洋中脊是現(xiàn)代地殼最活動的地帶，經(jīng)常發(fā)生火山活動、巖漿上升和地震，水平斷裂（轉(zhuǎn)換斷層）廣布。根據(jù)海底擴(kuò)張和板塊構(gòu)造學(xué)說，洋中脊是洋底擴(kuò)張的中心和新地殼產(chǎn)生的地帶。熱地幔物質(zhì)（熔融巖漿）沿脊軸不斷上升，凝固成以超基性和基性巖組成的新洋殼，并不斷向兩側(cè)擴(kuò)張推移。擴(kuò)張的半速度（即每邊速度）多為1～5厘米/年。

伴有地震和火山活動的巨大海底山系。它縱貫太平洋、印度洋、大西洋和北冰洋，彼此相連，總長約8萬公里，為地球上最長最大的山系。在板塊構(gòu)造模式中，大洋中脊頂部標(biāo)出了海底擴(kuò)張軸線，屬分離型板塊邊界。它既是巨大的海底地形單元，也是最重要的海底構(gòu)造單元之一。

發(fā)現(xiàn)

19世紀(jì)70年代，英國“挑戰(zhàn)者”號調(diào)查中，利用測深錘測量深度，已發(fā)現(xiàn)大西洋中部有一條南北向的山脊。1925～1927年間，德國“流星”號用電子回聲測深法對大西洋中脊進(jìn)行了詳細(xì)的測繪。20世紀(jì)30年代末，又相繼發(fā)現(xiàn)了印度洋中脊和東太平洋洋脊。50年代晚期，進(jìn)一步獲知這些海嶺是相互連接的巨大環(huán)球山系。70年代，由法、美聯(lián)合實(shí)施的法摩斯計(jì)劃和法、美、墨西哥實(shí)施的里塔計(jì)劃，分別對大西洋中脊和東太平洋洋脊進(jìn)行了包括潛水器考察在內(nèi)的地質(zhì)、地球物理綜合調(diào)查，對大洋中脊的地殼性質(zhì)、火山活動和構(gòu)造運(yùn)動有了新的詳細(xì)的認(rèn)識。載入深潛器在東太平洋洋脊發(fā)現(xiàn)了正在噴涌的海底熱泉和富含銅、鉛、鋅等多金屬海底熱液礦床。這些發(fā)現(xiàn)不僅對地質(zhì)科學(xué)研究有重大的理論意義，而且有重大的經(jīng)濟(jì)意義。80年代國際巖石圈計(jì)劃正在以大洋中脊為主要對象，積極進(jìn)行海洋巖石圈性質(zhì)和動力過程的研究。但關(guān)于大洋中脊形成機(jī)制及動力學(xué)問題的研究尚待深入。

分布

大洋洋脊在大西洋位置居中，走向與大西洋東西兩岸大體平行，呈S形展布，稱為大西洋中脊。印度洋的洋脊也大體居中，分成三支，呈入字形展布，通稱印度洋中脊；三條分支分別稱為：中央印度洋海嶺，西南印度洋海嶺和東南印度洋海嶺。太平洋的洋脊分布則偏東，且兩坡比較平緩，故稱東太平洋海隆。三大洋洋脊的南端彼此相連，北端則伸進(jìn)大陸或島嶼。大西洋中脊向北延伸，穿過冰島，與北冰洋中脊相連接。

形態(tài)

大洋中脊體系環(huán)球綿延數(shù)萬公里，寬數(shù)百至數(shù)千公里。其面積約占世界大洋總面積的33%，可與全球大陸面積相比。大洋中脊高于兩側(cè)洋底，其相對高度為2000～3000米左右。各大洋中脊頂部的平均水深大多在2500～2700米之間。局部露出水面成為島嶼（如冰島）。脊頂上覆蓋的沉積物極薄或缺失，其地形崎嶇不平，常有次一級嶺脊與谷地相間排列，并與中脊走向平行延伸。翼部多由海山群和深海丘陵組成。自脊頂向兩緣地帶，隨著沉積層逐漸增厚，地形起伏也逐漸平緩，向下過渡為深海平原。就總體來說，大西洋中脊和印度洋中脊的地形比較崎嶇，東太平洋海隆則較寬緩。

大洋中脊高于兩側(cè)洋底 ，其相對高度為2000～3000米左右。脊頂上覆蓋的沉積物極薄或缺失，地形崎嶇不平?？v向延伸的中央裂谷和橫向斷裂帶（又稱轉(zhuǎn)換斷層）是大洋中脊最突出的特征。大洋中脊軸部地震和火山活動頻繁，故又稱活動海嶺。

大洋中脊是海洋深處的巨大山脈，那里同時(shí)也是生成新的海洋洋殼的地方。在洋中脊火山口，灼熱的巖漿由地幔向上涌，逐漸冷卻，結(jié)合周圍已軟化的巖石形成新的洋殼，新生成的洋殼擠壓洋中脊兩邊已有的地殼，不斷向外擴(kuò)張，最終在板塊的交界邊緣俯沖回地幔去。因此，洋殼在洋中脊 出生，在板塊與板塊的撞擊中消亡，這樣代謝不止。

突出特征

縱向延伸的中央裂谷和橫向斷裂帶是大洋中脊最突出的特征。裂谷是沿正斷層經(jīng)過顯著錯(cuò)斷所形成的，伴有地震和火山活動的巨型凹地。沿大洋中脊頂部發(fā)育的裂谷稱中央裂谷。谷寬約25～50公里，深約1～3公里。裂谷兩側(cè)為突起的裂谷山脊。中央裂谷是地球上最大的張裂帶。其正斷層的走向與中脊及其裂谷平行；斷層面多向中脊軸部傾斜;橫斷面呈U字或V字形。谷深和谷寬與海底擴(kuò)張速度有關(guān)。慢速擴(kuò)張的中脊，其裂谷深達(dá)1.5～3公里，斷距約200余米，谷地外形清晰。大西洋和印度洋中脊大多發(fā)育這種裂谷。中速擴(kuò)張的中脊上裂谷較淺，斷距僅50米?？焖贁U(kuò)張的中脊一般不見裂谷的痕跡，只有斷距小于50米的斷崖，如東太平洋海隆。

大洋中脊上廣泛地發(fā)育與中脊走向垂直或斜交的橫向斷裂帶（即轉(zhuǎn)換斷層）。斷裂帶在海底地形上表現(xiàn)為海槽、斷崖和海嶺。海槽的深度可超過相鄰的中央裂谷。被斷裂帶截?cái)嗟母鞫沃屑钩叔e(cuò)開狀。沿?cái)嗔褞У腻e(cuò)動只限于脊頂之間的段落，其錯(cuò)動方向與中脊的視錯(cuò)開方向相反。

地殼結(jié)構(gòu)

與洋盆的標(biāo)準(zhǔn)大洋地殼相比，大洋中脊頂部的地殼較薄，僅2～6公里。其殼下有異常地幔存在。各大洋中脊的地殼結(jié)構(gòu)不盡相同。如北大西洋中脊頂部缺失層3，層2（地震縱波速度5.0～5.8公里/秒，厚度為2～3公里）直接覆蓋在異常地幔上。異常地幔的縱波速度為7.2～7.6公里/秒，小于正常地幔的速度值（8.1公里/秒）。大洋中脊翼部的地殼構(gòu)造類似于兩側(cè)洋盆，但向著脊頂方向，有層3變薄而層2增厚的趨勢。在東太平洋海隆頂部，層3連續(xù)越過海隆并覆于異常地幔之上，層3的厚度減至3公里左右；中脊處層1（沉積層）極薄或缺失，因而造成整個(gè)中脊地區(qū)地殼變薄，中脊軸部的莫霍面抬升。

中脊頂部及裂谷有裸露的玄武巖?。它是洋殼層2（基底層）的組成巖石。沿著裂谷和斷裂帶的崖壁常出露洋殼深部巖石，拖網(wǎng)采集到大量輝長巖、輝綠巖、角閃巖、橄欖巖和蛇紋巖等。故大洋中脊是研究洋殼巖石學(xué)性質(zhì)的重要場所。

地質(zhì)運(yùn)動

大洋中脊軸部地震和火山活動頻繁，故又稱活動海嶺，以別于不活動的無震海嶺。地震分布在中脊軸部或中央裂谷，也分布在脊軸之間的斷裂帶活動段落，它們構(gòu)成大洋中脊地震帶。震級一般不大，為淺源地震，震源機(jī)制顯示為垂直于中脊走向的引張作用。

現(xiàn)代火山活動通常限于脊軸1～2公里寬的范圍內(nèi)。此處出露新鮮的玻璃質(zhì)熔巖流，沉積蓋層極薄或缺失。火山經(jīng)多次噴發(fā)而形成火山鏈，與中脊走向平行延伸。其形態(tài)及噴發(fā)周期與海底擴(kuò)張速度有關(guān)。慢速擴(kuò)張脊軸的中央火山鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)的，具新鮮枕狀玄武巖，每5000～10000年噴發(fā)一次；中速擴(kuò)張的脊軸，其火山鏈比較連續(xù)，常見席狀玄武巖，每300～600年噴發(fā)一次；快速擴(kuò)張的脊軸，其火山鏈?zhǔn)沁B續(xù)的，多半為席狀玄武巖，每50年噴發(fā)一次。一般認(rèn)為，中脊軸部的火山活動是中脊下巖漿房噴出巖漿的結(jié)果。

熱流

大洋中脊的熱流值大于周圍洋盆，由脊頂向兩側(cè)熱流值逐漸降低。高熱流值見于脊頂或中央裂谷帶，熱流平均值可達(dá) 2～3HFU以上。翼部區(qū)的熱流值接近大洋平均值。在脊頂或裂谷帶附近實(shí)測的熱流值高低變化很大，甚至在短距離內(nèi)便相差幾個(gè)數(shù)量級。這可能與熱水對流作用有關(guān)。冷海水順脊頂張裂隙滲入洋殼內(nèi)部，逐漸受熱，然后以熱泉形式從海底排出。由于在冷、熱兩種海水對流的過程中要釋放出大量的熱，故在某些地點(diǎn)測得的熱流值明顯偏低（海底熱流計(jì)測得的熱流值只是總熱流量中的傳導(dǎo)部分）。在東太平洋海隆北緯21°和加拉帕戈斯海嶺頂部，由深潛器直接觀察到的海底熱泉，其溫度高達(dá)380°C,這進(jìn)一步說明脊頂是熱地幔物質(zhì)上涌之處，其下可能有熾熱的巖漿房。深潛器還發(fā)現(xiàn)熱泉周圍棲息著各種奇異的動物，包括長達(dá)3米的巨大管棲蠕蟲。

特點(diǎn)

在大西洋，中脊位居中央，延伸方向與兩岸平行，邊坡比較陡，稱為大西洋中脊：印度洋中脊也大致位于大洋中部，但分歧分三支。呈“入”字型搌布：在太平洋內(nèi)，中脊居?xùn)|側(cè)且邊坡平緩。

成因

關(guān)于大洋中脊的成因，大多采用海底擴(kuò)張說和板塊構(gòu)造說來解釋。此說認(rèn)為：中脊軸部是海底擴(kuò)張的中心，熱地幔物質(zhì)沿脊軸不斷上升形成新洋殼，故中脊頂部的熱流值甚高，火山活動頻繁。中脊的隆起地形實(shí)際上是脊下物質(zhì)熱膨脹的結(jié)果。在地幔對流帶動下，新洋殼自脊軸向兩側(cè)擴(kuò)張推移。在擴(kuò)張和冷卻的過程中，軟流圈頂部物質(zhì)逐漸冷凝，轉(zhuǎn)化為巖石圈，致使巖石圈隨遠(yuǎn)離脊頂而增厚。冷卻凝固伴隨著密度增大、體積縮小，洋底巖石圈在擴(kuò)張?jiān)龊竦倪^程中逐漸下沉，于是形成軸部高兩翼低的巨大海底山系。長時(shí)間后，再變成另外的樣子。

重力和磁異常

大洋中脊重力異常的分布特征是：自由空間異常與兩側(cè)洋盆相近，一般在+20～+40毫伽之間，無明顯的均衡異常。這表明大洋中脊大體上處于均衡狀態(tài)。但軸部的布格異常值約在+130～+200毫伽之間，明顯低于兩側(cè)洋盆的異常值（+400毫伽）。這說明中脊之下有低密度層，結(jié)合地震探測資料得知，布格異常低值是由低密度的異常地幔引起的。

大洋中脊通常顯示出清晰的條帶狀磁異常。正、負(fù)磁異常條帶相間平行排列。并以脊頂為軸，其兩側(cè)磁條帶大致對稱。異常幅值在軸部較大，向兩側(cè)逐漸減小。據(jù)海底條帶狀磁異常的年齡可測出各大洋中脊的擴(kuò)張速率；大西洋和印度洋中脊的擴(kuò)張速率多為 1～5厘米/年；東太平洋海隆的擴(kuò)張速率大多在5厘米/年以上，有的超過10厘米/年。無裂谷的大洋中脊的擴(kuò)張速率通常大于有裂谷的中脊。

世界紀(jì)錄

世界上最長的海底山脈：中洋脊為地球上最長、最寬的環(huán)球性洋中山系。在太平洋，其位置偏東，稱東太平洋海隆。大西洋中脊呈“S”形，與兩岸近于平行，向北可延伸至北冰洋。印度洋中脊分3支，呈“入”字形。?（吉尼斯世界紀(jì)錄）