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《Newton科学世界》杂志是中国科学院主管、科学出版社主办，并与日本知名科普杂志Newton版权合作的一本综合性科普月刊。
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陆地上壮观巍峨的群山、高原，每每令人赞叹。但实际上，在一望无际的深海之下，潜藏着更为壮观雄伟的高山、峡谷。它们是怎么形成的？为什么说“人类对于海洋、特别是对深海海底的认识，还不及对月球甚至火星的认识多”？
时至今日，我们已经具备了高精密的海底声呐、地磁地电、重力等探测技术，高质量的海底抓斗、拖网、钻探等采样技术，以及覆盖全球的卫星遥感测绘系统，人类对海底的认识已经取得了长足的进步。但即便如此，深海海底仍然存在着大量的未知之谜。
全球海底地形概况
洋底的地貌，主要包括海洋和陆地之间的陆架和陆坡，由地球板块构造和火山活动建造的大洋中脊系统、俯冲海沟、岛弧和大洋岛屿、海底火山，以及由生物成因和陆源碎屑物质等沉积物覆盖其上而形成的深海扇和堆积体等。除了这些千米、百米级别的大规模的地形构造之外，还有更多小尺度的微结构和地形变化。此外，生物活动（例如珊瑚礁等）也增添了海底地形的复杂性。
↑↑全球海底地形图。在海底，有着壮观雄伟的大洋中脊系统。在这些洋中脊中，扩张速率最快的标为红色，其次为粉红，最慢的为蓝色。
大洋边缘靠近陆地的区域是“海”（或叫边缘海），比如我们中国的黄海、南海。大洋海底是由玄武岩构成的大洋地壳，且水深往往达到数千米；而边缘海的海底则是陆架和陆坡，一般水深也只有几十米到上千米。大陆上的河流不断地向海洋输送着碎屑颗粒物以及各种溶解的营养物质，在边缘海中，会有大量的陆源沉积物和上层海水生物形成的生源沉积物向海底沉降积聚。因此，边缘海的海底地形是由沉积作用主控的，例如河口的三角洲、沙质堆积体以及海底沉积扇等。这些海底地貌具有相当复杂的形态特征和变化，有时由于强烈水流的冲刷会形成海底沟壑，有时又由于沉积物的大量堆积而形成类似山包的堆积体或由河口向外辐射开的扇状的深海扇。
↑↑南海
在海底地形中，最为雄伟的要数大洋中脊系统。它长达数千公里，宽数百公里，连绵纵横于大西洋、太平洋、印度洋和南大洋注的深海之下。大西洋的洋中脊位于洋盆的中央，与两岸的陆地相平行；印度洋的洋中脊是三岔状，呈“入”字型；太平洋的洋中脊的位置偏东，更靠近美洲大陆，因此也常被称为东太平洋海隆；在南大洋和北冰洋，也都有着洋中脊。因此可以说，大洋中脊系统环绕了整个地球。大洋中脊的高度一般都在2000～4000米。如果将海水抽干，那么大洋中脊将是地球表面最显著的地表特征，它比所有陆地山脉都要气势磅礴，雄伟的喜马拉雅山脉或者安第斯山脉也一样会相形见绌。
在活动板块边缘（主要包括环太平洋周边以及印度洋东北部的印度尼西亚岸外），是海底乃至地球表面最深的地形—海沟。西太平洋的马里亚纳海沟是地球表面的最低点，最深处达到海平面以下约10911±40米。这些深不可测的海沟，环绕太平洋与亚洲和美洲的周缘，沿着这一圈海沟也发育着世界上最长的一圈火山链，以及冠于海沟之上的弧状岛屿系列—岛弧。因此，海沟和火山岛弧组成了海洋中垂向高差最显著的地貌特征。除此之外，海沟和岛弧系也是地震频发的地带，近年来一系列的超强地震（包括印尼大地震、东日本大地震和智利大地震）无不与这些俯冲海沟-岛弧系有关。
此外，海洋中还有很多位于洋盆腹地的海底火山，常被称为洋岛火山，其中最著名的莫过于夏威夷-皇帝海山链（Hawaiian–Emperor seamount chain），它绵延几千公里，包括80多座已经鉴别出来的海底火山。有些海底火山高到足以冒出海平面，就成为了火山岛，而更多的海底火山只能默默地存在于海底之下。另外还有一些火山，曾经高出海平面，但后来由于海浪剥蚀、火山死亡或者构造运动等各种原因而重新沉降到海平面以下，成为了海底平顶山。各种类型的海底火山广泛地分布在大洋盆地当中，而大洋中的几乎所有岛屿都是由海底火山喷发而成的。这里有着地球表面最大的垂向高度，如果从海底开始算起，“拔海底而起”的夏威夷诸岛的高度几乎都大于10000米，可以轻松盖过陆地第一高峰珠穆朗玛峰。
↑↑夏威夷群岛
↑↑海底火山爆发。事发太平洋岛国汤加海域。
在水比较浅的地方（如陆地或海岛的周边），由于底栖固着生活的生物大量生长，会形成各种形态的礁体。其中，出露到水面附近、能够直接看到的称为明礁，暗藏在水下的则是暗礁。这些礁体的建造者主要是珊瑚，另外海葵、贝类等生物也会参与其中。一座珊瑚礁一旦建成，会吸引各种各样的生物前来栖居，并共同营造出一座生物多样性极为丰富的生态系统。自20世纪七八十年代以来，人类发现在几千米深的深海中，也有着由生物建造起来的复杂生态系统—海底热液喷口。所谓热液喷口，是由渗入地壳的海水被岩石圈深部的地热加热又上涌回流而形成的。这些海水先是在深部溶解了岩石圈中的物质，在回流时又由于温度和压力骤降，被溶解的物质析出而逐渐堆成了一座座高可达上百米的圆锥状物体，其顶部往往还在不断向外喷涌着热液，因其颜色不同，也被形象地叫做黑烟囱或者白烟囱。热液喷口的周围，同样栖居着多样的生物。这些生物生活在暗无天日的深海，它们的能量来自于热液中蕴含的化学能，因此它们的代谢系统也就完全迥异于“万物生长靠太阳”的地球表面的所有生物。与此相似，在甲烷水合物富集区，也存在着一种被称为“冷泉”的海底向海水的流体出口，也有很多营化学能生活的生物栖居在冷泉的周围。它们在我们难以企及的海洋深部默默地生活，并改造出了多样的海底地形。
↑↑热液从洋底喷出，状如黑烟涌入海水，热液中溶解的离子凝结沉淀建造出烟囱体。
海底地形的形成
板块构造理论认为，是地球深部的岩石的环流活动，造成了地表的各种地形构造。由于极高的压力，地幔中的岩石是几乎处于液态的流体，且它们处于持续的对流运动当中。大洋中脊以及大陆裂谷（如东非大裂谷），可以理解为是地幔岩石的活动在地壳上“撕裂”开的开口，因此大洋中脊就是地球表面地壳最薄的位置。地幔物质通过洋中脊不断上涌造成了洋中脊的高山，同时也推动着洋中脊左右两侧的新生洋壳向外运动，驱使整个洋壳向大陆方向运动。
除了洋中脊，地壳上一些比较脆弱的地方，或者是其下地幔活动异常强烈的地方，也会有地幔物质的上涌，这些地方被称为“热点”。许多的洋岛火山，比如夏威夷-皇帝海山链，就是最典型的由热点造就的一系列火山链。洋壳在不断地由洋中脊向大陆移动，而热点的位置则相对稳定，因而就会在洋壳上打下一连串的印记，这就是热点火山岛链的形成原因。
↑↑夏威夷火山
大洋地壳在洋中脊的推动下向陆地移动，那在海洋和陆地的边界上怎么办呢？难道大陆地壳和大洋地壳会挤在一起堆积成山么?
这个猜测只对了一半。洋壳的物质除了会和大陆地壳碰撞造山以外，有更大一部分会向大陆之下俯冲进入地幔，重新进入地幔物质循环。洋壳向地壳的俯冲就会建造出俯冲海沟。但是，为什么只有太平洋的周围和印度洋的东北部是俯冲海沟，而大西洋和环南极的南大洋的边缘却没有俯冲海沟呢？原来，这是由洋盆的年龄决定的。大西洋的洋盆年龄较轻，太平洋的洋盆年龄较老，因此大西洋周围的海陆边界上只有洋壳-陆壳的碰撞造山运动，而太平洋周围则形成的是俯冲海沟和岛弧系列。
地球上的海陆变迁一直在持续发生着。曾经有过超级大陆，也就是现在我们的所有大陆都挤在一起；也有过超级大洋，也就是所有的洋盆也都连在一起。大陆和大洋之间分分合合，其动力来源就是地幔的对流运动，表现在上地幔到地壳上的，就是板块构造运动。地球内部运动过程造成的结果反映在地表之上，则是我们看到的山脉、平原、洋脊、海沟等等地貌。
陆地地貌的建成，也是如此。板块之间相对运动，最终会使其中一些板块完全沉没到地幔中去，而板块相互碰撞的过程，就是所谓的“造山运动”。例如中生代时的一个大洋“古特提斯洋”，在当时横亘于北边的劳亚古陆（由现在的欧亚板块和北美洲板块一起组成）与南边的冈瓦纳古陆（由现在的南美洲、非洲、澳大利亚、南极洲以及印度次大陆一起组成）之间。由于超级陆块的裂解，印度、非洲、澳大利亚分别向北和向西运动，古特提斯洋逐渐被吞没消亡，遗迹都湮没在了自喜马拉雅到中东的这一条山系当中，仅有的一点点残余，就是地中海。（2014年7期 撰文/党皓文）
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