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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)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(diǎn)。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(kuò)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(yùn)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(jì)意義時(shí)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?xì)錃怏w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(kuò)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(tuán)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(xì)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(yùn)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(jì)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(shí)洶涌澎湃，有時(shí)碧波粼粼，永不平靜，無休無止。正是這種起伏的波濤，蘊(yùn)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(dá)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(yùn)動幅度較小，表層海水吸收的熱能，很難通過海水的運(yùn)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(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子組成的。假如兩個(gè)氫原子和氧原子簡單地結(jié)合在一起，那么，正、負(fù)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(fù)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(shí)促使締合分子離解，溫度降低時(shí)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(qiáng)。其原因是水分子有很強(qiáng)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(jìn)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(shí)密度最大，等于1000kg·m3；在4℃以上時(shí)，密度隨溫度的降低而增大，但在4℃以下時(shí)卻隨溫度的降低而減小，即所謂“反常膨脹”。水結(jié)冰時(shí)體積增大，密度減小，可達(dá)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(shí)，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(shí)所吸收的熱量稱為熱容。在海水溫度高于最大密度溫度時(shí)，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(shí)，其體積的負(fù)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?yàn)楹Ｋ谋葻崛葸h(yuǎn)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(fù)值，說明當(dāng)溫度升高時(shí)海水收縮。

十六、海水的鹽度對海水冰點(diǎn)溫度、最大密度對應(yīng)的溫度的影響

海水的沸點(diǎn)和冰點(diǎn)與鹽度有關(guān)，即隨著鹽度的增大，沸點(diǎn)升高而冰點(diǎn)下降。含有鹽分的海水，其冰點(diǎn)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??；但當(dāng)溫度低于某一數(shù)值時(shí)，熱膨脹系數(shù)為負(fù)值，這時(shí)，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(shí)的溫度，這時(shí)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(shí)，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(dá)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(diǎn)并繼續(xù)失熱、相對冰點(diǎn)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(diǎn)隨鹽度增大而降低的速率快，當(dāng)鹽度低于24.695時(shí)，結(jié)冰情況與淡水相同；當(dāng)鹽度高于24.695時(shí)（海水鹽度通常如此），海水冰點(diǎn)高于最大密度溫度，因此，即使海面降至冰點(diǎn)，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(shí)到達(dá)冰點(diǎn)時(shí)，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(dá)深度內(nèi)同時(shí)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(shí)的密度一般為917kg.m-3，海冰中因?yàn)楹袣馀?，密度一般低于此值，新冰的密度大致為?14～915）kg.m-3。冰齡越長，由于冰中鹵汁滲出，密度則越小。夏末時(shí)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(gè)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(shí)空變化。初冰期是海冰的形成和發(fā)展時(shí)期，冰情尚不穩(wěn)定。總的來看，初冰期在各個(gè)海區(qū)都是冰期最長的時(shí)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(shí)期，冰多且厚，冰質(zhì)堅(jiān)硬，堆積現(xiàn)象嚴(yán)重，遼東灣最長，北黃海次之；進(jìn)入終冰期后，固定冰不斷變?yōu)榱魉?，直至全部消失，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(diǎn)，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(gè)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(qiáng)烈的蒸發(fā)，使海洋的失熱加劇，渦動和對流混合加強(qiáng)，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(dá)海底。在深水區(qū)可達(dá)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(shí)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(diǎn)是季節(jié)性溫躍層的形成和強(qiáng)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。