海洋基礎(chǔ)知識

九、大陸邊緣類型及各部分的名稱

大陸邊緣是大陸與大洋之間的過渡帶，按構(gòu)造活動性分為穩(wěn)定型和活動型兩大類。

（一）穩(wěn)定型大陸邊緣由大陸架、大陸坡和大陸隆三部分組成。

（二）活動型大陸邊緣與現(xiàn)代板塊的匯聚型邊界相一致，是全球最強烈的構(gòu)造活動帶，集中分布在太平洋東西兩側(cè)，故又稱太平洋型大陸邊緣。最大特征是具有強烈而頻繁的地震（釋放的能量占全世界的80%）和火山（活火山占全世界80%以上）活動，有環(huán)太平洋地震帶和太平洋火環(huán)之稱。太平洋型大陸邊緣又可進一步分為島弧亞型和安第斯亞型兩類。島弧亞型大陸邊緣主要分布在西太平洋，其組成單元除大陸架和大陸坡外一般缺失大陸隆，以發(fā)育海溝—島弧—邊緣海盆地為最大特點。安第斯亞型大陸邊緣分布在太平洋東側(cè)的中美—南美洲陸緣，高大陡峭的安第斯山脈直落深邃的秘魯—智利海溝，大陸架和大陸坡都較狹窄，大陸隆被深海溝所取代，形成全球高差（15km以上）最懸殊的地帶。

十、洋中脊的定義及分布特征

（一）大洋中脊又稱中央海嶺，是指貫穿世界四大洋、成因相同、特征相似的海底山脈系列。

（二）大西洋中脊在大西洋，中脊位居中央，延伸方向與兩岸平行，邊坡較陡。

（三）印度洋中脊大致位于大洋中部，但歧分三支，呈“入”字形展布。

（四）東太平洋海隆在太平洋內(nèi)，因中脊偏居?xùn)|側(cè)且邊坡平緩，故稱東太平洋海隆。

（五）海底地貌包括海岸帶、大陸邊緣、大洋底（大洋中脊，大洋盆地）。

（六）海底構(gòu)造主要學(xué)說包括大陸漂移、海底擴張、板塊構(gòu)造等。

十一、海洋主要礦產(chǎn)資源類型（濱海砂礦、海底石油、天然氣水合物、熱液硫化物、錳結(jié)核）

（一）濱海礦砂

當(dāng)陸上的碎屑物質(zhì)被徑流搬運到河口濱岸帶或者原地殘留的物質(zhì)和海底產(chǎn)物經(jīng)波浪、潮流、沿岸流反復(fù)分選，其中一些化學(xué)性能穩(wěn)定和密度較大的有用礦物，在特定的地貌部位富集到具有經(jīng)濟意義時便成為濱海礦砂。

（二）海底石油

海底石油和天然氣是最重要的海地礦產(chǎn)資源，海底石油的生成受到一定條件的限制，分布極不均勻。世界海底油氣藏主要分布在被動大陸邊緣的沉積盆地中，而主動大陸邊緣較少。

（三）天然氣水合物

天然氣水合物是近20年發(fā)現(xiàn)的一種新型海底礦產(chǎn)資源。它是由碳氫氣體和水分子結(jié)合而成的冰晶狀固體化合物。因95%以上的天然氣水合物由96.5%的甲烷和3.5%的水在低溫高壓條件下被凍結(jié)成固相，故又稱固態(tài)甲烷或甲烷水合物。

（四）熱液硫化物

海底熱液硫化物是富含銅、鉛、鋅、金、銀、錳、鐵等多種金屬元素的新型海底礦產(chǎn)資源，常與海底擴張中心熱液體系相伴生。海底熱液礦床主要有兩種類型，一種是層狀重金屬泥，另一種是塊狀多金屬硫化物。前者以紅海最典型，稱為“紅海型”；后者主要產(chǎn)于洋中脊的裂谷帶，稱“洋中脊型”。

（五）錳結(jié)核

錳結(jié)核又叫錳礦瘤、錳團塊或多金屬結(jié)核，發(fā)現(xiàn)早期曾稱其為鐵錳結(jié)核。它主要是由鐵錳氧化物和氫氧化物組成，并富含銅、鎳、鈷、鉬和多種微量元素，廣泛分布于深海大洋盆底表層。錳結(jié)核一般呈褐色、土黑色和綠黑色，由多孔的細粒結(jié)晶集合體、膠狀顆粒和隱晶質(zhì)物質(zhì)組成，常為球形、橢圓形、圓盤狀、葡萄狀和多面狀。

十二、海洋動力資源的主要類型(海流能、潮汐能、海浪能、海洋熱能)

（一）海流能海流是指海水大規(guī)模相對穩(wěn)定的流動，是海水重要的普遍運動方式之一。海流能是指海水流動的動能，主要是指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的流動以及由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動所產(chǎn)生的能量，是另一種以動能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能。

（二）潮汐能在月球和太陽的引力作用下形成的海洋潮汐現(xiàn)象，是海洋動力資源的重要部分，稱為潮汐能。據(jù)計算，全世界海洋潮汐能的總儲量至少為10億千瓦。

（三）海浪能大海起伏的波濤，有時洶涌澎湃，有時碧波粼粼，永不平靜，無休無止。正是這種起伏的波濤，蘊藏著一種巨大的能源。

（四）海洋熱能海洋是地球溫度的調(diào)節(jié)庫，它能夠吸收熱量，釋放熱量。太陽的輻射給地球帶來光明和溫暖，但到達地球表面的太陽能絕大部分被海洋所吸收。海洋吸收了太陽輻射能后，溫度升高，貯存了大量的熱能。但是，太陽能只能被海水表層所吸收，由于海水在垂直方向上的運動幅度較小，表層海水吸收的熱能，很難通過海水的運動傳到海洋的底層，因而海水深層的溫度是很低的，如在500米深處，海水溫度終年保持在5攝氏度左右，所以海水上下層水溫相差很大，在赤道附近，這種溫差在20攝氏度上下。

十三、水分子結(jié)構(gòu)的特殊性；水的溶解性、密度變化異?，F(xiàn)象

（一）水分子

水分子由一個氧原子和兩個氫原子組成的。假如兩個氫原子和氧原子簡單地結(jié)合在一起，那么，正、負電荷的極性可恰好抵消。水分子的結(jié)構(gòu)卻呈不對稱結(jié)構(gòu)，正、負極性不能相互抵消，所以水分子是極性分子。各水分子之間因極性又互相結(jié)合，形成比較復(fù)雜的水分子，但水的化學(xué)性質(zhì)并未改變，這種現(xiàn)象稱為水分子的締合。締合分子與溫度有關(guān)，溫度升高時促使締合分子離解，溫度降低時有利于分子締合，從而導(dǎo)致水與其它液體或其它氧族元素的氫化物相比，在性質(zhì)上產(chǎn)生異常。

水是一種很好的溶劑，溶解能力很強。其原因是水分子有很強的極性，容易吸引溶質(zhì)表面的分子或離子，使其脫離溶質(zhì)的表面進入水中，海水正是水溶解了許多物質(zhì)的一種復(fù)雜溶液，所以其性質(zhì)與純水有差異。

（二）“熱脹冷縮”

是一般物質(zhì)的性質(zhì)。純水在大氣壓力下，溫度4℃時密度最大，等于1000kg·m3；在4℃以上時，密度隨溫度的降低而增大，但在4℃以下時卻隨溫度的降低而減小，即所謂“反常膨脹”。水結(jié)冰時體積增大，密度減小，可達916.7kg·m3，所以冰總是浮在水面上。

十四、絕對鹽度、標(biāo)準(zhǔn)海水

（一）絕對鹽度是指海水中溶解物質(zhì)質(zhì)量與海水質(zhì)量的比值。

（二）標(biāo)準(zhǔn)海水用AgNO3滴定法測定海水的氯度時，需要知道AgNO3的濃度，國際上統(tǒng)一使用一種其氯度值精確為19.374‰的大洋水作為標(biāo)準(zhǔn)，稱為標(biāo)準(zhǔn)海水。其鹽度值對應(yīng)為35.000‰。

十五、海水熱容、壓縮系數(shù)、海水的比蒸發(fā)潛熱

（一）熱容海水溫度升高1K（或1℃）時所吸收的熱量稱為熱容。在海水溫度高于最大密度溫度時，若再吸收熱量，除增加其內(nèi)能使溫度升高外，還會發(fā)生體積膨脹，其相對變化率稱為海水的熱膨脹系數(shù)。

（二）壓縮系數(shù)單位體積的海水，當(dāng)壓力增加1Pa時，其體積的負增量稱為壓縮系數(shù)。

（三）海水的比蒸發(fā)潛熱使單位質(zhì)量海水化為同溫度的蒸汽所需的熱量。也正因為海水的比熱容遠大于大氣的比熱容，因此海水的溫度變化緩慢，而大氣的溫度則變化劇烈。在大氣壓力下，低溫、低鹽海水的熱膨脹系數(shù)為負值，說明當(dāng)溫度升高時海水收縮。

十六、海水的鹽度對海水冰點溫度、最大密度對應(yīng)的溫度的影響

海水的沸點和冰點與鹽度有關(guān)，即隨著鹽度的增大，沸點升高而冰點下降。含有鹽分的海水，其冰點和最大密度溫度都隨鹽度的增加而降低，但降低的數(shù)值不同。

十七、海水密度

海水密度是鹽度、溫度和壓力的函數(shù)，因此，海洋學(xué)中常用ρ（S,t,p）。海水的密度與溫度、鹽度和壓力的關(guān)系比較復(fù)雜。一般來說，海水因溫度升高體積膨脹，并隨溫度升高而密度減小，一般情況下，熱膨脹系數(shù)為正值，所以海水密度隨溫度升高而減小；但當(dāng)溫度低于某一數(shù)值時，熱膨脹系數(shù)為負值，這時，海水密度隨溫度升高而增大。這一溫度便是海水最大密度時的溫度，這時的密度，叫條件密度，它不是常數(shù)，而是鹽度的函數(shù)。海水密度與鹽度的關(guān)系是近似線性關(guān)系，當(dāng)鹽度增加時，海水密度增大。海水密度隨壓力的增加而增大。

十八、海水狀態(tài)方程的定義

海水狀態(tài)方程是海水狀態(tài)參數(shù)溫度、鹽度、壓力與密度或比容之間相互關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式（因此有人稱之為p-V-t關(guān)系）。

十九、海冰的定義（廣義、狹義）

（一）海冰的定義由海水凍結(jié)而成的冰稱為海冰。但在海洋中所見到的冰，除海冰之外，尚有大陸冰川、河流及湖泊流滑入海中的淡水冰，廣義上把它們統(tǒng)稱為海冰。

（二）海水結(jié)冰過程和淡水結(jié)冰過程的異同

海冰形成的必要條件，是海水溫度降至冰點并繼續(xù)失熱、相對冰點稍有過冷卻現(xiàn)象并有凝結(jié)核存在。

海水最大密度溫度隨鹽度的增大而降低的速率比其冰點隨鹽度增大而降低的速率快，當(dāng)鹽度低于24.695時，結(jié)冰情況與淡水相同；當(dāng)鹽度高于24.695時（海水鹽度通常如此），海水冰點高于最大密度溫度，因此，即使海面降至冰點，但由于增密所引起的對流混合仍不停止，致使只有當(dāng)對流混合層的溫度同時到達冰點時，海水才會開始結(jié)冰。所以海水結(jié)冰可以從海面至對流可達深度內(nèi)同時開始。

二十、海冰鹽度、海冰密度

（一）海冰的鹽度

海冰的鹽度是指其融化后海水的鹽度，一般為3～7之間。純水冰0℃時的密度一般為917kg.m-3，海冰中因為含有氣泡，密度一般低于此值，新冰的密度大致為（914～915）kg.m-3。冰齡越長，由于冰中鹵汁滲出，密度則越小。夏末時的海冰密度可降至860kg.m-3左右。由于海冰密度比海水小，所以它總是浮在海面上。

（二）海冰鹽度、海冰密度與海水的關(guān)系

海冰鹽度的高低取決于凍結(jié)前海水的鹽度、凍結(jié)的速度和冰齡等因素。凍結(jié)前海水的鹽度越高，海冰的鹽度可能也高。

二十一、中國近海海冰的分布特征

中國近海的海冰僅在冬季出現(xiàn)在渤海和黃海沿岸，在某些河口的附近，也有少量的河冰，山東半島的黃海沿岸除個別深入陸地的海灣，一般不結(jié)冰。海冰的年變化：1.冰期及區(qū)域的變化。遼東灣初冰日最早，終冰日最晚，冰期之長，居中國冰期各海域第一位。萊州灣冰期最短。黃海北部的冰期各地差異較大，渤海灣冰期短于遼東灣，略長于萊州灣。2.冰期的時空變化。初冰期是海冰的形成和發(fā)展時期，冰情尚不穩(wěn)定。總的來看，初冰期在各個海區(qū)都是冰期最長的時段，海域不同，差別也是有的，北黃海最長，遼東灣，渤海灣次之，萊州灣最短；盛冰期是一年中冰情最嚴(yán)重的時期，冰多且厚，冰質(zhì)堅硬，堆積現(xiàn)象嚴(yán)重，遼東灣最長，北黃海次之；進入終冰期后，固定冰不斷變?yōu)榱魉敝寥肯?，又以遼東灣最短。

二十二、中國近海溫度的水平分布及變化特征

冬季南海表層水溫高而且分布均勻，尤其是廣闊的中南部海域，水溫都在24℃～26℃，北部近岸水域稍低；東海表層水溫冬季的明顯特點，西北低，東南高，等溫線基本呈東南，西北分布，高溫區(qū)在黑潮流域。黃海水溫分布的突出特征，暖水舌從南黃海經(jīng)北黃海直指渤海海峽，影響范圍涉及黃海大部海域，當(dāng)然隨著緯度的升高，水溫也越來越低。冬季渤海在四個海區(qū)中溫度最低，尤以遼東灣最甚，中部至海峽附近溫度相對較高。夏季各海區(qū)表層水溫的分布比冬季均勻得多，渤海、黃海大部分海域，均為24℃～26℃，東海和南海比渤海、黃海分布更均勻，絕大部分在28℃～29℃。

二十三、中國近海溫度的垂直分布及變化特征

冬半年在偏北向季風(fēng)的吹掠下，感熱交換和強烈的蒸發(fā)，使海洋的失熱加劇，渦動和對流混合加強，可是這一過程影響到更大深度，渤海、黃海、東海大部分海域，混合可直達海底。在深水區(qū)可達100米，甚至更深，混合層內(nèi)水溫的鉛直分布極為均勻。這種情況維持時間由北向南遞減。南海并無真正冬季，這種水溫均勻?qū)蛹由畹默F(xiàn)象，在北部海域尚屬明顯，中南部海域更不明顯。春夏季水文分布特點是季節(jié)性溫躍層的形成和強盛，由于上層的增溫、鹽降、減密，形成穩(wěn)定層結(jié)，不利于熱量的向下輸送，故使下層水文基本保持冬季的低溫特征。