洋脊

贯穿世界四大洋、成因相同、特征相似的海底山脉系列

洋脊又名大洋中脊、中隆或中央海岭，是指贯穿世界四大洋、成因相同，特征相似的海底山脉系列。洋脊为地球上最长、最宽的环球性洋中山系。在太平洋，其位置偏东，称东太平洋海隆（海岭）。大西洋中脊呈“S”形，与两岸近于平行，向北可延伸至北冰洋。印度洋中脊分3支，呈“入”字形。

简介

洋脊隆起于洋底中部，并贯穿整个世界大洋，为地球上最长、最宽的环球性洋中山系。在太平洋，其位置偏东，称东太平洋海隆（海岭）。大西洋中脊呈“S”形，与两岸近于平行，向北可延伸至北冰洋。印度洋中脊分3支，呈“入”字形。三大洋的中脊在南半球互相连接，总长达8万公里，面积约1.2亿平方公里，占世界海洋总面积的1/3。其脊部通常高出两侧洋盆底部1～3公里，脊顶水深多为2～3公里，少数山峰出露于海面形成岛屿，如冰岛、亚速尔群岛等。洋中脊常被一系列与其正交或斜交的断裂带错开（称断错带），其中大西洋中脊在赤道附近的罗曼什断带（Romanche gap），东西错动距离达1000多公里。沿断裂带有狭长的沟槽、海脊和崖壁。在大西洋和印度海中脊的轴部，一般有深约1～3公里、呈纵向分布的中央断裂谷地。洋中脊是现代地壳最活动的地带，经常发生火山活动、岩浆上升和地震，水平断裂（转换断层）广布。根据海底扩张和板块构造学说，洋中脊是洋底扩张的中心和新地壳产生的地带。热地幔物质（熔融岩浆）沿脊轴不断上升，凝固成以超基性和基性岩组成的新洋壳，并不断向两侧扩张推移。扩张的半速度（即每边速度）多为1～5厘米/年。

伴有地震和火山活动的巨大海底山系。它纵贯太平洋、印度洋、大西洋和北冰洋，彼此相连，总长约8万公里，为地球上最长最大的山系。在板块构造模式中，洋脊顶部标出了海底扩张轴线，属分离型板块边界。它既是巨大的海底地形单元，也是最重要的海底构造单元之一。

发现

19世纪70年代，英国“挑战者”号调查中，利用测深锤测量深度，已发现大西洋中部有一条南北向的山脊。1925～1927年间，德国“流星”号用电子回声测深法对大西洋中脊进行了详细的测绘。20世纪30年代末，又相继发现了印度洋中脊和东太平洋洋脊。50年代晚期，进一步获知这些海岭是相互连接的巨大环球山系。70年代，由法、美联合实施的法摩斯计划和法、美、墨西哥实施的里塔计划，分别对大西洋中脊和东太平洋洋脊进行了包括潜水器考察在内的地质、地球物理综合调查，对洋脊的地壳性质、火山活动和构造运动有了新的详细的认识。载入深潜器在东太平洋洋脊发现了正在喷涌的海底热泉和富含铜、铅、锌等多金属海底热液矿床。这些发现不仅对地质科学研究有重大的理论意义，而且有重大的经济意义。80年代国际岩石圈计划正在以洋脊为主要对象，积极进行海洋岩石圈性质和动力过程的研究。但关于洋脊形成机制及动力学问题的研究尚待深入。

分布

洋脊在大西洋位置居中，走向与大西洋东西两岸大体平行，呈S形展布，称为大西洋中脊。印度洋的洋脊也大体居中，分成三支，呈入字形展布，通称印度洋中脊；三条分支分别称为：中央印度洋海岭，西南印度洋海岭和东南印度洋海岭。太平洋的洋脊分布则偏东，且两坡比较平缓，故称东太平洋海隆。三洋脊的南端彼此相连，北端则伸进大陆或岛屿。大西洋中脊向北延伸，穿过冰岛，与北冰洋中脊相连接。

形态

洋脊体系环球绵延数万公里，宽数百至数千公里。其面积约占世界大洋总面积的33%，可与全球大陆面积相比。洋脊高于两侧洋底，其相对高度为2000～3000米左右。各洋脊顶部的平均水深大多在2500～2700米之间。局部露出水面成为岛屿（如冰岛）。脊顶上覆盖的沉积物极薄或缺失，其地形崎岖不平，常有次一级岭脊与谷地相间排列，并与中脊走向平行延伸。翼部多由海山群和深海丘陵组成。自脊顶向两缘地带，随着沉积层逐渐增厚，地形起伏也逐渐平缓，向下过渡为深海平原。就总体来说，大西洋中脊和印度洋中脊的地形比较崎岖，东太平洋海隆则较宽缓。

洋脊高于两侧洋底，其相对高度为2000～3000米左右。脊顶上覆盖的沉积物极薄或缺失，地形崎岖不平。纵向延伸的中央裂谷和横向断裂带（又称转换断层）是洋脊最突出的特征。洋脊轴部地震和火山活动频繁，故又称活动海岭。

洋脊是海洋深处的巨大山脉，那里同时也是生成新的海洋洋壳的地方。在洋中脊火山口，灼热的岩浆由地幔向上涌，逐渐冷却，结合周围已软化的岩石形成新的洋壳，新生成的洋壳挤压洋中脊两边已有的地壳，不断向外扩张，最终在板块的交界边缘俯冲回地幔去。因此，洋壳在洋中脊出生，在板块与板块的撞击中消亡，这样代谢不止。

特征

纵向延伸的中央裂谷和横向断裂带是洋脊最突出的特征。裂谷是沿正断层经过显著错断所形成的，伴有地震和火山活动的巨型凹地。沿洋脊顶部发育的裂谷称中央裂谷。谷宽约25～50公里，深约1～3公里。裂谷两侧为突起的裂谷山脊。中央裂谷是地球上最大的张裂带。其正断层的走向与中脊及其裂谷平行；断层面多向中脊轴部倾斜;横断面呈U字或V字形。谷深和谷宽与海底扩张速度有关。慢速扩张的中脊，其裂谷深达1.5～3公里，断距约200余米，谷地外形清晰。大西洋和印度洋中脊大多发育这种裂谷。中速扩张的中脊上裂谷较浅，断距仅50米。快速扩张的中脊一般不见裂谷的痕迹，只有断距小于50米的断崖，如东太平洋海隆。

洋脊上广泛地发育与中脊走向垂直或斜交的横向断裂带（即转换断层）。断裂带在海底地形上表现为海槽、断崖和海岭。海槽的深度可超过相邻的中央裂谷。被断裂带截断的各段中脊呈错开状。沿断裂带的错动只限于脊顶之间的段落，其错动方向与中脊的视错开方向相反。

地壳结构

与洋盆的标准大洋地壳相比，洋脊顶部的地壳较薄，仅2～6公里。其壳下有异常地幔存在。各洋脊的地壳结构不尽相同。如北大西洋中脊顶部缺失层3，层2（地震纵波速度5.0～5.8公里/秒，厚度为2～3公里）直接覆盖在异常地幔上。异常地幔的纵波速度为7.2～7.6公里/秒，小于正常地幔的速度值（8.1公里/秒）。洋脊翼部的地壳构造类似于两侧洋盆，但向着脊顶方向，有层3变薄而层2增厚的趋势。在东太平洋海隆顶部，层3连续越过海隆并覆于异常地幔之上，层3的厚度减至3公里左右；中脊处层1（沉积层）极薄或缺失，因而造成整个中脊地区地壳变薄，中脊轴部的莫霍面抬升。

中脊顶部及裂谷有裸露的玄武岩。它是洋壳层2（基底层）的组成岩石。沿着裂谷和断裂带的崖壁常出露洋壳深部岩石，拖网采集到大量辉长岩、辉绿岩、角闪岩、橄榄岩和蛇纹岩等。故洋脊是研究洋壳岩石学性质的重要场所。

地质运动

洋脊轴部地震和火山活动频繁，故又称活动海岭，以别于不活动的无震海岭。地震分布在中脊轴部或中央裂谷，也分布在脊轴之间的断裂带活动段落，它们构成洋脊地震带。震级一般不大，为浅源地震，震源机制显示为垂直于中脊走向的引张作用。

现代火山活动通常限于脊轴1～2公里宽的范围内。此处出露新鲜的玻璃质熔岩流，沉积盖层极薄或缺失。火山经多次喷发而形成火山链，与中脊走向平行延伸。其形态及喷发周期与海底扩张速度有关。慢速扩张脊轴的中央火山链是不连续的，具新鲜枕状玄武岩，每5000～10000年喷发一次；中速扩张的脊轴，其火山链比较连续，常见席状玄武岩，每300～600年喷发一次；快速扩张的脊轴，其火山链是连续的，多半为席状玄武岩，每50年喷发一次。一般认为，中脊轴部的火山活动是中脊下岩浆房喷出岩浆的结果。

热流

洋脊的热流值大于周围洋盆，由脊顶向两侧热流值逐渐降低。高热流值见于脊顶或中央裂谷带，热流平均值可达 2～3HFU以上。翼部区的热流值接近大洋平均值。在脊顶或裂谷带附近实测的热流值高低变化很大，甚至在短距离内便相差几个数量级。这可能与热水对流作用有关。冷海水顺脊顶张裂隙渗入洋壳内部，逐渐受热，然后以热泉形式从海底排出。由于在冷、热两种海水对流的过程中要释放出大量的热，故在某些地点测得的热流值明显偏低（海底热流计测得的热流值只是总热流量中的传导部分）。在东太平洋海隆北纬21°和加拉帕戈斯海岭顶部，由深潜器直接观察到的海底热泉，其温度高达380°C,这进一步说明脊顶是热地幔物质上涌之处，其下可能有炽热的岩浆房。深潜器还发现热泉周围栖息着各种奇异的动物，包括长达3米的巨大管栖蠕虫。

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