中西太平洋海山区的海山时空分布研究

从Hess于1946年利用回声测深仪发现太平洋中的第一座平顶海山以来, 一直困绕着那些从事洋底海山研究的科研人员的一个问题是:太平洋海盆内部究竟有多少海山, 它们在洋底又是怎么分布的?然而对洋底海山分布数量的真正研究是20世纪60年代才开始的[1]。研究资料表明:数万座具有一定规模 (以km为量级) 的海山分布于太平洋海盆[2], 它们的分布无规律可循, 但最典型的情况是成群或成链状分布。

据Wessel公布的太平洋海盆中的8022座海山的属性数据和基于卫星测高反演和测深技术提供的太平洋海盆的地貌图[3], 可以看出太平洋洋底海山主要分布在中西太平洋和西南太平洋这两个区域, 尤以北纬30°与南纬30°之间的太平洋地区的西部最为密集, 其中包括中太平洋海山群, 威克海山群、麦哲伦海山链、翁通爪哇海台、卡罗琳海脊、莱恩群岛、马尼希基海脊、夏威夷海山链和赫斯海隆等等;相比较之下东部则明显要少得多, 分布相对稀疏, 尤其是东太平洋和东北太平洋地区只有在靠近大陆边缘的地方稍微多一点。从各海山的规模上看, 主要以高度小于3000m基座半径小于20km的海山为主, 对这8022座海山进行统计后发现, 高度小于等于3000m的海山为6667座, 占了总数的4/5之多;而海山基座半径在20km以下的有7141座, 占了总数的7/8以上。中西太平洋海山区是太平洋中海山密集发育区中最典型的一个区域, 据统计, Wessel等人给出的太平洋中8022座海山中有约2129座海山位于该区域, 占了总海山数的1/4之多。更值得一提的是, 在81座海山基座半径大于30km的海山中该区域拥有了64座, 占了总量的3/4之多。由此可见, 对中西太平洋区海山的研究具有很强的代表性:该区域海山大范围密集发育, 而且大规模的海山更为突出。

1 空间分布特征

中西太平洋区域主要包括中太平洋海山群、威克海山群、莱恩群岛北段周围的海山、夏威夷海山链中段的海山、马绍尔海山脊、麦哲伦海山链和加罗林脊等。从这些海山的展布来看, 除中太平洋海山群、威克海山群和加罗林脊呈近东西走向外, 其余的大致呈NW走向, 且大部分海山都是沿着洋底的大构造走向 (海脊和裂隙断裂带) 发育或在构造走向交汇处发育。就海山自身的排列来看, 它们或排列成链状或聚集成群。Natland等人经过研究, 根据海山的分布及其形态将太平洋海盆中的主要海山分为以下五种类型: (1) 独立于周围海山链的大型海台; (2) 独立于周围海台的大型海山链; (3) 年龄呈有序递变的海山链; (4) 年龄呈无序排列的海山链和呈簇状排列的海山群; (5) 位于转换断层末梢的海山链。显然, 这种分类的规则注重的是各海山自身的形态、位置及与周围构造间的关系, 并将通常称之为海台的构造划分为大型海山, 这样对于我们从全局观点出发研究海山自身的构造环境和成因具有积极的意义。中西太平洋及其周边区域的海山是太平洋海盆中海山多样性的典型代表区域, 例如麦哲伦海隆是上述的“无相连海山链的独立的大型海台”, 而中太平洋海山群和莱恩群岛都是“有弯曲张开和交错等多种形状的海脊的海山链 (群) ”, 同时从海山分布图也可以看出许多属于 (2) 和 (5) 类型的海山链, 同时有研究表明 (3) 类型的海山链在太平洋海盆中也大量存在。

2 时间分布特征

我们知道, 海山都发育于洋壳基底之上, 一般来说海山的形成要晚于洋壳。对Wessel提供的已确切知道其下洋壳年龄的6332座海山统计后发现, 其中有3996座海山的洋壳年龄老于65Ma, 有3664座海山的洋壳年龄老于84Ma, 分别占了总量的63.1%和57.8%。而且就光对那些分布在中生代洋壳上的海山来看, 其中有91.7%的海山分布在洋壳年龄老于84Ma的区域。中西太平洋海山区的洋壳都是中生代的洋壳, 其中84-120Ma、154-180Ma时段年龄的洋壳比较宽;相应地, 这两个年龄条带上所分布的海山数量也最多;而其它年龄条带上的海山则较少 (图1) 。根据Clouard和Bonnevil于2004年5月公布的第2.1版的Ages of seamounts, islands and plateaus on the Pacific plate研究成果, 并结合海底地形图得到了研究区不同时期形成的海山的空间分布 (图1) , 主要分为三个形成时期即白垩纪时期形成的海山 (图2中黑色数字标记) 、早第三纪时期形成的海山 (图2中红色数字标记) 和晚第三纪至第四纪时期形成的海山 (图2中数字标记) 。从图上可以清楚地看到, 该区域的海山主要是在白垩纪时期形成的, 几乎占了总海山的85%以上。

3 讨论

综上所述, 中太平洋海山区海山除中太平洋海山群、威克海山群和加罗林脊呈近东西走向外, 其余的大致呈NW走向沿洋底大构造或构造交汇处分布, 且主要分布在84～120Ma和154～180Ma这两个洋壳年龄带上。但单从不同洋壳年龄条带区域的海山整体的分布空间上看, 海山分布的位置和方位与洋壳年龄条带区域却并没有直接的成因关系, 并不是洋壳越老其上海山就越多, 这一现象也许从另一个侧面暗示了太平洋海盆内海山的分布跟大洋中脊的扩张构造之间并没有直接的关系, 而主要是与发生在板内的构造活动和火山岩浆活动相关。通过对有限的已知海山年龄的一些海山的研究发现, 太平洋海盆南部海山的形成年代普遍较晚, 而海盆北部的海山除夏威夷海山链附近和加罗林脊的南部部分海山外, 其它的海山都是早第三纪及以前形成的。而就单个海山群、海山链和某一区域分布的海山而言, 海山的年龄并没有先后顺序。例如:对ODP143航次的869站位和ODP144航次的871、873、874、875和876站位资料的岩石年龄的究揭示马绍尔-吉尔伯特海山链上各海山的年龄是无序的;对麦哲伦海山链上7座海山进行Ar40/Ar39同位素测年后也发现它们顺着链的方向年龄并不是有序递减的, 并且根据最新公布的海山年龄的测定资料, 经过统计研究分析后也发现, 中太平洋海山群和莱恩群岛海山链上各海山的年龄分布也都是无序的, 并非如天皇-夏威夷海山链上各海山由北向南年龄呈有序递减。

摘要：本文基于笔者长期从事海洋地球物理与构造地质的研究基础, 以中西太平洋海山区的海山时空分布为研究对象, 探讨了该区内海山的时空分布特征。结果表明, 区内海山大部沿洋底大构造走向或构造走向交汇处且近NW向分布于84-120Ma和154-180Ma的中生代洋壳上, 全文是笔者长期研究基础上的总结, 相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：中西太平洋,海山,时空分布特征

参考文献

[1] Smoot N.C.Orthogonal intersections of megatrends in the Western Pacific ocean basin:a case study of the Mid-Pacific mountains[J].Geomorphology, 1999, 30:323～356.

[2] Craig C.H.and Sandwell D.T.Global distribution of seamounts from Seasat profiles[J].J.Geophys.Res., 1988, 93 (B9) :10408～10420.

[3] Smith W.H.F.and Sandwell D.Glo-bal sea floor topography from satellite altimetry and sparse shipboard bathym-etry[J].Science, 1997, 277:1956～1961.